Мы описываем быстрый метод окрашивания для выполнения многоспектральной визуализации замороженных тканей.
Методическая статья
Мы описываем быстрый метод окрашивания для выполнения многоспектральной визуализации замороженных тканей.
Многоспектральная флуоресценция на ткани с фиксированным парафином (FFPE) позволяет обнаружить несколько маркеров в одном образце ткани, которые могут предоставить информацию о антигенной коэкспрессии и пространственном распределении маркеров. Однако отсутствие подходящих антител для формалино-фиксированных тканей может ограничить характер маркеров, которые могут быть обнаружены. Кроме того, метод окрашивания занимает много времени. Здесь мы описываем быстрый метод выполнения многоспектральной флуоресценции изображения замороженных тканей. Метод включает в себя используемые комбинации фторофора, подробные шаги для окрашивания мыши и замороженных тканей человека, а также процедуры сканирования, приобретения и анализа. Для анализа окрашивания используется коммерчески доступная полуспектральная многоспектральная флуоресценционная система визуализации. С помощью этого метода, до шести различных маркеров были окрашены и обнаружены в одном разделе замороженных тканей. Программное обеспечение для анализа машинного обучения может использовать фенотипные клетки, которые могут быть использованы для количественного анализа. Описанный здесь метод для замороженных тканей полезен для обнаружения маркеров, которые не могут быть обнаружены в тканях FFPE или для которых антитела не доступны для тканей FFPE.
Последние достижения в области микроскопических методов визуализации значительно улучшили наши знания и понимание биологических процессов и состояний болезней. При анализе белков в тканях с помощью хромогенной иммуногистохимии (МГК) обычно проводится при патологии. Тем не менее, обнаружение нескольких маркеров с использованием хромогенных iHC окрашивания является сложнойзадачей 1 и новые методы для использования мультиплекс иммунофлуоресценции (mIF) окрашивания подходов, в котором несколько биологических маркеров помечены на одном образце ткани, разрабатываются. Обнаружение нескольких биологических маркеров полезно, потому что информация, связанная с архитектурой тканей, пространственным распределением клеток и антигеном, все они запечатлены в одной образце ткани2. Использование многоспектральной технологии визуализации флуоресценции сделало возможным обнаружение нескольких биологических маркеров. В этой технологии, используя определенную оптику флуоресценции спектры каждого отдельного флюорофора могут быть разделены или "несмешанные", что позволяет обнаружение нескольких маркеров без каких-либо спектральныхперекрестного3 . Многоспектральная флуоресценция становится критическим подходом в клеточной биологии, доклиническом развитии лекарственных средств, клинической патологии и иммунном профилировании опухоли4,,5,6. Важно отметить, что пространственное распределение иммунных клеток (в частности, CD8 Т-клеток) может служить прогностическим фактором для пациентов с существующими опухолями7.
Разработаны различные подходы к расклеиванию мультиплексной флуоресценции, которые могут выполняться одновременно или последовательно. В методе одновременного окрашивания все антитела добавляются вместе, как коктейль в один шаг, чтобы обозначить ткани. Технология UltraPlex использует коктейль из хаптен-конъюгированных первичных антител, за которым и коктейль из флюорофора-конъюгированных анти-хаптеновых вторичных антител. Технология InSituPlex8 использует коктейль из уникальных ДНК-конъюгированных первичных антител, которые одновременно добавляются в ткани с последующим шагом усиления и, наконец, флюорофор-конъюгированными зондами, которые дополняют каждую уникальную последовательность ДНК на первичном антителе. Обе эти технологии позволяют обнаружить четыре маркера плюс 4',6-diamino-2-phenylindole (DAPI) для ядерного окрашивания. Два других подхода к одновременному окрашиванию мультиплексного окрашиваемого основанного на вторичной ионной масс-спектрометрии9. Система визуализации Hyperion использует цитометрию массы изображения10 для обнаружения до 37 маркеров. Эта технология использует коктейль из металлических конъюгированных антител, чтобы запятнать ткани, а определенные участки тканей абляции лазером и передаются в массовый цитометр, где обнаружены ионы металла. Другой аналогичной технологией является IONPath, который использует мультиплексный ионный луч изображения технологии11. Эта технология использует модифицированный инструмент масс-спектрометрии и источник ионного кислорода вместо лазера, чтобы абляции металлических конъюгированных антител. В то время как все эти одновременные мультиплексные подходы к окрашиванию позволяют обнаруживать несколько маркеров, нельзя недооценивать затраты на спряжение ДНК, гастенили или металлов к антителам, потерю ткани из-за абляции и обширную обработку изображений для несмешивания. Кроме того, комплекты и протоколы окрашивания в настоящее время доступны только для тканей FFPE и разработка пользовательских панелей влечет за собой дополнительное время и расходы.
Последовательный метод окрашивания мультиплексов, напротив, включает в себя маркировку ткани антителом к одному маркеру, зачистку для удаления антител, а затем последовательные повторы этого процесса для обозначения нескольких маркеров12. Усиление сигнала тирамад (TSA) является наиболее часто используемым методом последовательного мультиплексирования. Две другие технологии мультиплексирования используют сочетание одновременных и последовательных методов окрашивания. Платформа CODEX13 использует коктейль антител, спрягаемых с уникальными последовательностями олигонуклеотидов ДНК, которые в конечном итоге помечены флюорофором с помощью индексируемого шага полимеризации, за которым следуют визуализация, зачистка и повторение процесса обнаружения до 50 маркеров. Мультиомикс мультиплексок окрашивания подход14 является итерация окрашивания с коктейлем из трех-четырех флюорофор-конъюгированных антител, изображения, угасание фторфоров, и повторение этого цикла для обнаружения до 60 маркеров на одном разделе. Подобно методу одновременного мультиплексного окрашивания, в то время как широкий спектр маркеров может быть обнаружен, время, связанное с окрашиванием, приобретением изображений, обработкой и анализом, обширено. Зачистка / закалка шаг включает в себя отопление и / или отбеливание образца ткани и, таким образом, последовательный мультиплекс окрашивания подход обычно осуществляется на ткани FFPE, которые поддерживают целостность тканей при нагревании или отбеливание.
Формалин фиксации и последующего встраивания парафина легко выполняется в клинических условиях, ткани блоки легко хранить, и несколько протоколов мультиплекс окрашивания доступны. Тем не менее, обработка, встраивание и депарафинизация тканей FFPE, а также антигена поиска15, процесс, с помощью которого антитела могут лучше получить доступ к эпитопам, занимает много времени. Кроме того, обработка, связанная с тканями FFPE, способствует аутофлуоресценции16 и маски целевых эпитопов, что приводит к изменчивости и отсутствию клона антител, доступных для обнаружения антигенов в тканях FFPE17,18,19. Примером является человеческий лейкоцит антиген (HLA) класса я аллелей20. В отличие от этого, оснастки замораживания тканей не включает в себя обширные шаги обработки до или после фиксации, в обход необходимости поиска антигена21,22, и делает его полезным для обнаружения более широкого круга целей. Поэтому использование замороженных тканей для многоспектральной флуоресценции может быть полезным для выявления целей для доклинических и клинических исследований.
Учитывая вышеупомянутые ограничения при использовании тканей FFPE, мы спросили, можно ли проводить многоспектральную флуоресценцию на замороженных тканях. Для решения этого вопроса мы протестировали метод одноразового мультиплексного окрашивания с помощью панели флюорофор-конъюгированных антител для обнаружения нескольких антигенов и проанализировали окрашивание с помощью полуавтоматической многоспектральной системы визуализации. Мы смогли одновременно пятно до шести маркеров в одной секции ткани в течение 90 минут.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Мышь селезенки и HLF16 мыши опухоли тканей23 были получены из нашей лаборатории. Ткань миндалин человека была приобретена у коммерческого поставщика. Подробности приведены в таблице материалов.
1. Встраивание тканей
2. Криосекция
3. Выбор антител и флюорофоров
ПРИМЕЧАНИЕ: Перед окрашиванием тканей, клоны антител, которые будут надежно и специально пятно их антигенов интерес в последовательных разделов из ацетона фиксированной ткани должны быть проверены. Некоторые антитела могут потребовать различных фиксаторов, и их совместимость с другими антителами в панели также должны быть эмпирически определены. Цель состоит также в выявлении фторофоров с минимальным перекрытием, которые могут быть обнаружены с помощью фильтров эпифлюоресценции для DAPI, FITC, Cy3, Texas Red и Cy5.
4. Окрашивание
ПРИМЕЧАНИЕ: Регидратация тканей и спускные горки были выполнены в банке Коплина. Шаги по инкубации блокирующих и антител выполнялись в увлажненной слайд-боксе.
5. Подготовка спектральной библиотеки
6. Многоспектральное изображение
ПРИМЕЧАНИЕ: После создания и проверки спектральной библиотеки выполните следующие шаги для запятнанной мультиплексом слайда.
7. Анализ многоспектральных изображений с помощью сегментации клеток и фенотипирования
ПРИМЕЧАНИЕ: После проверки спектрально несмешанного изображения, сегментация клеток может быть выполнена с помощью программного обеспечения машинного обучения, которое будет обеспечивать пошаговые инструкции. Сегментация тканей здесь не проводилась. Если панель включает в себя один или несколько тканей конкретных маркеров и особенно, если ткань грязная, сегментации тканей должны быть выполнены.
8. Экспорт изображений и аналитических таблиц
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обнаружение одноразовых маркеров на замороженных секциях селезенки
Поскольку полуавтоматизированная система визуализации использует систему жидкокристаллического tunable filter (LCTF), которая позволяет более широкий диапазон обнаружения длинволн25,и потому, что не было выполнено никаких шагов по усилению сигнала, мы сначала оптимизировали обнаружение наших первичных конъюгированных антител для каждого маркера на микроскопе. Пример показан на рисунке 1
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Замороженные ткани широко используются для визуализации mIF традиционно обнаружить от трех до четырех маркеров31 на ткани с помощью прямого и косвенногометода 32. В прямом методе, антитела спрягаются к флуоресцентным красителям или квантовым точкам33 для обозначения ткани, в то время как в косвенном методе, неконъюгированные первичные антитела используются для обозначения ткани, а затем фторофора-конъюгированных вторичных антител, которые конкретно р...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы не имеют конфликта интересов раскрыть.
Руководство по визуализации и анализу было предоставлено Исследовательским центром ресурсов - Научно-исследовательская гистологическая и тканевая визуализация ядра в Университете Иллинойса в Чикаго, созданная при поддержке офиса вице-канцлера по исследованиям. Работа была поддержана NIH/NCI RO1CA191317 в CLP, NIH/NIAMS (SBDRC грант 1P30AR075049-01) д-р А. Паллер, а также при поддержке Роберт Х. Лурье Всеобъемлющий онкологический центр для иммунотерапии оценки ядра в Северо-Западном университете.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Ацетон (гистологическая степень) | Fisher Scientific | A16F-1GAL | Фиксирующие ткани |
| Alexa Fluor 488 anti-mouse CD3 | BioLegend | 100212 | Clone - 17A2; первичное конъюгированное антитело |
| Alexa Fluor 488, eBioscience античеловеческое CD20 | ThermoFisher Scientific | 53-0202-82 | Клон - L26; первичное конъюгированное антитело |
| Alexa Fluor 555 Mouse anti-Ki-67 | BD Biosciences | 558617 | Первичное конъюгированное антитело |
| Alexa Fluor 594 против человеческого CD3 | BioLegend | 300446 | Clone - UCHT1; первичное конъюгированное антитело |
| Alexa Fluor 594 против мыши CD8a | BioLegend | 100758 | Clone - 53-6.7; первичное конъюгированное антитело |
| Alexa Fluor 647 против человеческого CD8a | BioLegend | 372906 | Clone - C8/144B; первичное конъюгированное антитело |
| Alexa Fluor 647 anti-mouse CD206 (MMR) | BioLegend | 141711 | Clone - C068C2; первичное конъюгированное антитело |
| Alexa Fluor 647 anti-mouse CD4 Antibody | BioLegend | 100426 | Clone - GK1.5; первичное конъюгированное антитело |
| C57BL/6 Mouse | Charles River Laboratories | 27 | Мышиные замороженные ткани, используемые для мультиспектрального обучения |
| Coplin Jar | Sigma Aldrich | S6016-6EA | Регидратационные и моющие слайды |
| DAPI Solution | BD Biosciences | 564907 | Краситель нуклеиновых кислот |
| Алмаз Белое стекло Заряженные слайды | DOT Scientific | DW7590W | Адгезивные срезы ткани |
| Фосфатный буфер Дульбекко 1x (без Ca и Mg) | Fisher Scientific | MT21031CV | Промывка и разбавитель |
| Золотая печать Cover Slips | ThermoFisher Scientific | 3306 | Защита окрашенных тканей |
| Нормальная миндалина человека Блокада замороженных тканей | ОКТ AMSBio | AMS6023 | Замороженная ткань человека используется для мультиспектрального окрашивания |
| Сыворотка крови человека 1x | Gemini Bio-Products | 100-512 | Блокирование и разбавитель для тканей человека |
| inForm | Akoya Biosciences | Версия 2.4.1 | Программное обеспечение машинного обучения |
| PerCP/Cyanine5.5 античеловеческий CD4 | BioLegend | 300529 | Клон - RPA-T4; первичное конъюгированное антитело |
| PerCP-Cy 5.5 Rat Anti-CD11b | BD Biosciences | 550993 | Клон - M1/70; первичное конъюгированное антитело |
| Phenochart | Akoya Biosciences | Version 1.0.8 | Программное обеспечение для сканирования всего предметного стекла |
| ProLong Diamond Antifade Mountant | ThermoFisher Scientific | P36965 | Монтажная среда |
| Исследовательский криостат | Leica Biosystems | CM3050 S | Секционирование тканей |
| Superblock 1x | ThermoFisher Scientific | 37515 | Блокирование тканей мыши |
| Tissue-Tek O.C.T Solution | Sakura Finetek | 4583 | Встраивание тканей |
| Vectra 3.0 Автоматизированная система количественной визуализации патологии, 6 слайдов | Akoya Biosciences | CLS142568 | Полуавтоматическая мультиспектральная визуализация система |
| Vectra Software | Akoya Biosciences | Version 3.0.5 | Программное обеспечение для работы с микроскопом |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение