Fonte: Thomas Chaffee1, Thomas S. Griffith2,3,4, e Kathryn L. Schwertfeger1,3,4
1 Departamento de Medicina de Laboratório e Patologia, Universidade de Minnesota, Minneapolis, MN 55455
2 Departamento de Urologia, Universidade de Minnesota, Minneapolis, MN 55455
3 Centro de Câncer Maçônico, Universidade de Minnesota, Minneapolis, MN 55455
4 Center for Imunology, University of Minnesota, Minneapolis, MN 55455
Análises patológicas de seções teciduais podem ser utilizadas para obter uma melhor compreensão da estrutura tecidual normal e contribuir para a compreensão dos mecanismos da doença. Biópsias teciduais, seja de pacientes ou de modelos in vivo experimentais, são frequentemente preservadas por fixação em formalina ou paraformaldeído e incorporação em cera de parafina. Isso permite que o armazenamento a longo prazo e os tecidos sejam seccionados. Os tecidos são cortados em seções finas (5 μm) usando um microtome e as seções são aderidas a lâminas de vidro. As seções teciduais podem ser manchadas com anticorpos, que permitem a detecção de proteínas específicas dentro das seções teciduais. A coloração com anticorpos conjugados a fluoroforos (também conhecidos como fluorochromes) – compostos que emitem luz em comprimentos de onda específicos quando excitados por um laser – é conhecida como imunofluorescência. A capacidade de detectar proteínas dentro de uma seção pode fornecer informações como heterogeneidade do tipo celular dentro do tecido, ativação de vias específicas de sinalização e expressão de biomarcadores. Dependendo dos fluoroforos utilizados e do tipo de microscópio disponível para análise, podem ser utilizadas múltiplas cores, o que permite a análise multiplexada dos alvos.
O protocolo a seguir descreve as etapas básicas envolvidas na coloração da imunofluorescência das seções de tecido incorporado parafina. É importante notar que este protocolo não incluirá detalhes sobre a fixação de tecido, processo de incorporação de parafina ou secção dos tecidos. Uma vez que os tecidos são seccionados e colocados em lâminas de vidro, eles são reidratados através de uma série de incubações de etanol classificado (EtOH). As seções são incubadas com um reagente bloqueador para reduzir a ligação não específica de anticorpos à seção tecidual. As seções são então incubadas com um anticorpo primário que pode ou não ser rotulado diretamente com um fluoróforo. Se o anticorpo primário não for rotulado diretamente, as seções são então incubadas com um anticorpo secundário rotulado com um fluoróforo. Diferentes anticorpos podem exigir diferentes condições de coloração, assim estão incluídas sugestões de otimização de anticorpos. Após a lavagem para remover todos os anticorpos desvinculados, os slides são montados com mídia contendo DAPI para rotular fluorescentemente o núcleo. Uma vez que a mídia de montagem secou, os slides podem ser imagens usando um microscópio com lasers que podem detectar os diferentes fluoroforos.
1. Configuração
2. Protocolo
3. Análise e Resultados de Dados
A função de uma proteína em uma célula é em grande parte dependente de sua localização adequada dentro da célula. A microscopia de imunofluorescência é um método pelo qual uma proteína pode ser visualizada dentro das células usando corantes fluorescentes. Um corante fluorescente é um fluoróforo, que é uma molécula que absorve energia leve em um comprimento de onda específico por um processo chamado excitação, e imediatamente libera a energia em um comprimento de onda diferente, conhecido como emissão.
Os corantes fluorescentes são conjugados a um anticorpo específico do alvo e introduzidos em células ou tecidos cultivados por imunosstaining. Quando este anticorpo primário se liga à proteína de interesse, a proteína é rotulada com o corante fluorescente. Alternativamente, o corante fluorescente pode ser conjugado a um anticorpo secundário, em vez do anticorpo primário, e o anticorpo secundário se liga ao complexo de anticorpos primários proteicos para rotular o alvo. Depois disso, a amostra é selada em um meio de montagem antifade para preservar a rotulagem de fluorescência e, em seguida, está pronta para a imagem em um microscópio de fluorescência.
Um microscópio de fluorescência é equipado com uma poderosa fonte de luz. O feixe de luz passa primeiro através de um filtro de excitação, que permite que apenas a luz no comprimento de onda de excitação passe. A luz de excitação então atinge um espelho especializado, chamado espelhodicróico ou divisor de feixe, que é projetado para refletir seletivamente o comprimento de onda de excitação em direção a uma lente objetiva. A lente então concentra a luz em uma pequena região da amostra. Ao chegar à amostra, a luz excita os fluoroforos, que então emitem a energia da luz em um comprimento de onda diferente. Esta luz é transmitida de volta através da lente objetiva para o espelho dicroico. Como o comprimento de onda de emissão é diferente do comprimento de onda de excitação, o espelhodicróico permite que a luz de emissão passe. Em seguida, passa por um segundo filtro, chamado filtro de emissão, que elimina a luz de qualquer outro comprimento de onda que possa estar presente. Depois disso, os raios de luz agora atingem a ocular ou câmera, onde apresentam uma imagem ampliada criada a partir da luz emitida a partir dos fluoroforos específicos. Esta imagem representa a localização da proteína de interesse dentro da célula.
Corantes fluorescentes de ligação de DNA são frequentemente usados juntamente com a imunostenção para rotular núcleos como um ponto de referência dentro das células. Vários fluoroforos diferentes, com diferentes comprimentos de onda de emissão de excitação, podem ser usados para diferentes proteínas dentro da mesma amostra para comparar a localização das proteínas.
Este vídeo demonstra o procedimento para coloração imunofluorescente de uma proteína de interesse em uma amostra de tecido seguido de imagem da amostra em um microscópio de fluorescência.
Antes de iniciar o processo de coloração, as seções, que foram desidratadas durante o processo de incorporação, precisam ser rehidratadas. Para isso, primeiro, coloque os slides em um suporte de slides e, em seguida, submere completamente os slides em isômeros 100% Xlene. Deixe os slides incubarem por três minutos. Em seguida, remova os slides do recipiente, limpe qualquer excesso de xileno com uma toalha de papel e coloque-os em um novo banho de xileno em um recipiente fresco, por mais três minutos. Repita esta incubação cada vez em um novo recipiente com xileno fresco e limpe os slides com toalhas de papel antes de transferir para o novo recipiente, para um total de três incubações. Em seguida, incubar as seções em uma série de soluções de etanol classificados, começando com 100% de etanol por dois minutos. Limpe o rack de slides com uma toalha de papel e transfira os slides para um novo recipiente de 100% de etanol por mais dois minutos. Continue o ciclo de lavagem, eliminando o excesso de etanol com uma toalha de papel, e transferindo os slides para um novo banho, seguindo as concentrações indicadas de etanol para o tempo especificado. Após a lavagem final do etanol, retire a solução em excesso e incubar os slides em 1X PBS por cinco minutos.
Para iniciar o processo de coloração, primeiro, circule as seções com uma caneta PAP para identificar a área mínima que os buffers precisam cobrir. Uma vez que as seções estejam claramente marcadas no slide, adicione 100 microliters de tampão de bloqueio a cada slide, certificando-se de cobrir toda a superfície da seção. Depois que os tecidos estiverem cobertos pelo tampão de bloqueio, coloque os slides em uma câmara umidificada. Deixe os slides para incubar por uma hora em temperatura ambiente.
Após o tempo de incubação desejado, remova o tampão de bloqueio drenando-o do slide. Em seguida, diluir o anticorpo primário no tampão de bloqueio. Para uma diluição de 1:100, adicione 990 microliters de tampão de bloqueio a um tubo de centrífuga de 1,5 mililitro, seguido por 10 microliters do anticorpo primário ao mesmo tubo. Rotule um slide como controle e adicione 100 microliters de tampão de bloqueio. Este controle ajudará a identificar qualquer ligação não específica do anticorpo secundário. Agora, adicione 100 microliters de tampão de anticorpos primários aos slides restantes. Incubar as seções durante a noite em uma câmara umidificada a quatro graus celsius, no escuro.
Após a incubação durante a noite, remova as seções da câmara e drene o anticorpo primário de cada slide e o tampão de bloqueio do controle. Coloque os slides em um rack de slides e depois lave-os três vezes em 1X PBS por dez minutos cada. Enquanto os slides estiverem lavando em 1X PBS, diluir o anticorpo secundário no buffer de bloqueio. Para uma diluição de 1:200, adicione 995 microliters de tampão de bloqueio a um tubo de 1,5 mililitro, seguido por cinco microliters do anticorpo secundário ao mesmo tubo. Adicione o anticorpo secundário a todas as seções, incluindo o controle, e incuba-os por uma hora em uma câmara umidificada protegida da luz. Quando o temporizador soar, remova os slides da incubadora. Drene o anticorpo secundário das seções. Uma vez que o anticorpo secundário seja removido, coloque os slides em um rack de slides e, em seguida, submerga completamente os slides em 1X PBS por 10 minutos, protegido da luz. Repita esta lavagem três vezes, usando pbs 1X fresco para cada lavagem. Após as lavagens, adicione duas a três gotas de mídia de montagem contendo DAPI em cada slide e coloque uma mancha de vidro nas amostras. Deixe os slides secarem durante a noite em um lugar escuro antes de imaginar as seções usando um escopo fluorescente.
Durante a imagem, os detalhes da captura de imagem dependerão do microscópio e software específicos disponíveis. No entanto, neste exemplo em particular, o software Leica Application Suite, Versão 3. 8, é usado para realizar a análise. Usando este programa, clique na guia Adquirir e no modo de aquisição de sobreposição de imagem, habilite tanto DAPI quanto RFP. Em seguida, ajuste a Exposição, Ganho e Gama para DAPI e RFP, tomando uma inicial usando as configurações padrão definidas pelo software e, em seguida, otimizando para brilho modificando o tempo de exposição e o ganho, tendo em mente que configurações mínimas ideais são desejáveis para evitar a saturação de imagem e fotobleaching das amostras. Gama pode ser modificada para otimizar áreas mais escuras de uma imagem.
Uma vez que as configurações sejam ajustadas, pressione o botão Adquirir sobreposição para criar imagens sobrepostas das exposições DAPI e RFP. Esta imagem de exemplo, capturada usando a técnica demonstrada, mostra uma seção de tumor mamário do rato, manchada com o anticorpo F4/80, que detecta um antígeno, retratado em vermelho, em macrófagos e outras células mieloides. Desde que a mídia de montagem contendo DAPI foi usada, os núcleos são mostrados em azul. Os dados da imagem fornecerão informações sobre a intensidade e localização da proteína dentro da seção tecidual.
Por exemplo, na imagem do tumor manchado com F4/80, observa-se a coloração da superfície celular deste antígeno. Esses dados também podem fornecer informações sobre a frequência de populações celulares específicas dentro da seção tecidual. Isso pode ser quantificado contando o número de células manchadas positivamente, aqui mostradas em vermelho, e comparando-a com a população celular total, mostrada em azul, e calculando a frequência usando a equação a seguir.
Figura 1: Mancha F4/80 de uma seção de tumor mamário. Após a fixação, um tumor mamário do rato foi seccionado e manchado com anti-F4/80 e montado usando uma mídia de montagem contendo DAPI. A coloração é mostrada pela mancha f4/80 da superfície celular em vermelho. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Os dados obtidos a partir da imagem fornecerão informações sobre a intensidade e localização da expressão da proteína de interesse dentro da seção tecidual. Dependendo da proteína ser examinada, esses dados também poderiam fornecer informações sobre a frequência de populações celulares específicas dentro da seção tecidual. Isso pode ser quantificado contando o número de células manchadas positivamente e comparando com a população celular total.
A imunofluorescência permite a investigação da expressão proteica e localização no contexto de uma seção tecidual. Essa técnica pode ser usada para entender como os tecidos mudam no contexto da doença, examinando a localização de proteínas ou número celular em tecidos normais e doentes. Alterações na localização ou nos padrões de expressão podem ser determinadas e ligadas a atributos específicos das amostras.
The function of a protein in a cell is largely dependent on its proper localization within the cell. Immunofluorescence microscopy is a method by which a protein can be visualized inside cells using fluorescent dyes. A fluorescent dye is a fluorophore, that is a molecule that absorbs light energy at a specific wavelength by a process called excitation, and then immediately releases the energy at a different wavelength, known as emission.
Fluorescent dyes are conjugated to a target-specific antibody and introduced into cultured cells or tissue by immunostaining. When this primary antibody binds to the protein of interest, the protein gets labeled with the fluorescent dye. Alternatively, the fluorescent dye can be conjugated to a secondary antibody, instead of the primary antibody, and the secondary antibody binds to the protein primary antibody complex to label the target. After that, the sample is sealed in an antifade mounting medium to preserve the fluorescence labeling and is then ready for imaging on a fluorescence microscope.
A fluorescence microscope is equipped with a powerful light source. The light beam first passes through an excitation filter, which allows only the light at the excitation wavelength to pass through. The excitation light then reaches a specialized mirror, called a dichroic mirror or a beam splitter, which is designed to selectively reflect the excitation wavelength towards an objective lens. The lens then focuses the light onto a small region in the sample. Upon reaching the sample, the light excites the fluorophores, which then emit the light energy at a different wavelength. This light is transmitted back through the objective lens to the dichroic mirror. Since the emission wavelength is different from the excitation wavelength, the dichroic mirror allows the emission light to pass through. Then, it goes through a second filter, called the emission filter, which eliminates light from any other wavelengths that may be present. After that, the light rays now reach the eyepiece or camera, where they present a magnified image created from the emitted light from the specific fluorophores. This image represents the location of the protein of interest within the cell.
DNA binding fluorescent dyes are often used along with immunostaining to label nuclei as a point of reference within the cells. Multiple different fluorophores, with different excitation emission wavelengths, can be used for different proteins within the same sample to compare localization of the proteins.
This video demonstrates the procedure for immunofluorescent staining of a protein of interest in a tissue sample followed by imaging the sample on a fluorescence microscope.
Before beginning the staining process, the sections, which were dehydrated during the embedding process, need to be rehydrated. To do this, first, place the slides into a slide holder and then completely submerge the slides in 100% Xlene isomers. Allow the slides to incubate for three minutes. Then, remove the slides from the container, wipe off any excess Xylene with a paper towel, and place them into a new Xylene bath in a fresh container, for a further three minutes. Repeat this incubation each time in a new container with fresh Xylene and wiping down the slides with paper towels before transferring to the new container, for a total of three incubations. Next, incubate the sections in a series of graded ethanol solutions, starting with 100% ethanol for two minutes. Wipe off the slide rack with a paper towel, and transfer the slides to a new container of 100% ethanol for another two minutes. Continue the cycle of washing, wiping excess ethanol with a paper towel, and transferring the slides to a new bath, following the indicated concentrations of ethanol for the specified time. After the final ethanol wash, shake off the excess solution and incubate the slides in 1X PBS for five minutes.
To begin the staining process, first, circle the sections with a PAP pen to identify the minimal area that the buffers need to cover. Once the sections are clearly marked on the slide, add 100 microliters of blocking buffer to each slide, making sure to cover the entire section surface. After the tissues are covered in blocking buffer, place the slides in a humidified chamber. Leave the slides to incubate for one hour at room temperature.
Following the desired incubation time, remove the blocking buffer by draining it off the slide. Next, dilute the primary antibody in blocking buffer. For a 1:100 dilution, add 990 microliters of blocking buffer to a 1.5 milliliter centrifuge tube, followed by 10 microliters of the primary antibody to the same tube. Label one slide as a control and then add 100 microliters of blocking buffer. This control will help identify any non-specific binding of the secondary antibody. Now, add 100 microliters of primary antibody buffer to the remaining slides. Incubate the sections overnight in a humidified chamber at four degrees celsius, in the dark.
Following the overnight incubation, remove the sections from the chamber and drain the primary antibody off each slide and the blocking buffer from the control. Place the slides into a slide rack and then wash them three times in 1X PBS for ten minutes each. While the slides are washing in 1X PBS, dilute the secondary antibody in blocking buffer. For a 1:200 dilution, add 995 microliters of blocking buffer to a 1.5 milliliter tube, followed by five microliters of the secondary antibody to the same tube. Add the secondary antibody to all of the sections, including the control, and incubate them for one hour in a humidified chamber protected from light. When the timer sounds, remove the slides from the incubator. Drain the secondary antibody off the sections. Once the secondary antibody is removed, place the slides in a slide rack and then completely submerge the slides in 1X PBS for 10 minutes, protected from light. Repeat this wash three times, using fresh 1X PBS for each wash. Following the washes, add two to three drops of mounting media containing DAPI to each slide and place a glass coverslip on the samples. Allow the slides to dry overnight in a dark place before imaging the sections using a fluorescent scope.
During imaging, the details of image capture will depend upon the specific microscope and software available. However, in this particular example, the software Leica Application Suite, Version 3. 8, is used to perform the analysis. Using this program, click on the Acquire tab and in Image Overlay Acquisition mode, enable both DAPI and RFP. Next, adjust the Exposure, Gain, and Gamma for both DAPI and RFP, by taking an initial using the default settings defined by the software, and then optimizing for brightness by modifying the exposure time and the gain, keeping in mind that minimal optimal settings are desirable to avoid image saturation and photobleaching of the samples. Gamma can be modified to optimize darker areas of an image.
Once the settings are adjusted, press the Acquire Overlay button to create overlay images of the DAPI and RFP exposures. This example image, captured using the demonstrated technique, shows a mouse mammary tumor section, stained with the antibody F4/80, which detects an antigen, depicted in red, on macrophages and other myeloid cells. Since DAPI-containing mounting media was used, nuclei are shown in blue. The data from the imaging will provide information regarding the intensity and localization of the protein within the tissue section.
For example, in the image of the tumor stained with F4/80, cell surface staining of this antigen is observed. These data can also provide information regarding the frequency of specific cell populations within the tissue section. This can be quantified by counting the number of positively stained cells, here shown in red, and comparing that with the total cell population, shown in blue, and calculating the frequency using the following equation.
Immunology
92.0K Visualizações
Immunology
22.5K Visualizações
Immunology
235.6K Visualizações
Immunology
28.2K Visualizações
Immunology
78.0K Visualizações
Immunology
43.1K Visualizações
Immunology
53.2K Visualizações
Immunology
42.8K Visualizações
Immunology
87.1K Visualizações
Immunology
23.9K Visualizações
Immunology
22.0K Visualizações
Immunology
151.3K Visualizações