Method Article
* These authors contributed equally
تسمح الكيمياء الهيستولوجية المناعية الدورية المتعددة بالكشف في الموقع عن علامات متعددة في وقت واحد باستخدام حضانة الأجسام المضادة المستضدية المتكررة ، ومسح الصور ، ومحاذاة الصورة وتكاملها. هنا ، نقدم بروتوكول التشغيل لتحديد ركائز الخلايا المناعية بهذه التقنية في سرطان الرئة وعينات ورم خبيث في الدماغ المقترن.
تتضمن البيئة المكروية للورم تفاعلات بين الخلايا المضيفة والخلايا السرطانية والخلايا المناعية والخلايا اللحمية والأوعية الدموية. يعد توصيف المجموعات الفرعية للخلايا المناعية والبروتينات المستهدفة وتنظيمها مكانيا أمرا بالغ الأهمية للأغراض التنبؤية والعلاجية. وقد أدى ذلك إلى تطوير طرق تلطيخ الكيمياء المناعية المتعددة. تسمح الكيمياء الهيستولوجية المناعية متعددة التألق بالكشف المتزامن عن علامات متعددة ، مما يسهل الفهم الشامل لوظيفة الخلية والتفاعلات بين الخلايا. في هذه الورقة ، نصف سير عمل لمقايسة الكيمياء المناعية الفلورية الدورية المتعددة وتطبيقها في التحليل الكمي للمجموعات الفرعية للخلايا الليمفاوية. يتبع تلطيخ الكيمياء المناعية الفلورية الحلقية المتعددة خطوات وكواشف مماثلة للكيمياء الهيستولوجية المناعية القياسية ، بما في ذلك استرجاع المستضد ، وحضانة الأجسام المضادة الدورية ، والتلوين على شريحة نسيج مدمجة بالبارافين مثبتة بالفورمالين (FFPE). أثناء تفاعل المستضد والجسم المضاد ، يتم تحضير خليط من الأجسام المضادة من أنواع مختلفة. يتم تحسين الظروف ، مثل وقت استرجاع المستضد وتركيز الأجسام المضادة ، والتحقق من صحتها لزيادة نسبة الإشارة إلى الضوضاء. هذه التقنية قابلة للتكرار وتعمل كأداة قيمة لأبحاث العلاج المناعي والتطبيقات السريرية.
تمثل نقائل الدماغ (BM) أكثر أورام الجهاز العصبي المركزي شيوعا (CNS) ، والتي تحدث في ما يقرب من نصف حالات سرطان الرئة ذو الخلايا غير الصغيرة (NSCLC) ، مع سوء التشخيص1. ما يقدر بنحو 10٪ -20٪ من مرضى NSCLC لديهم بالفعل BM في وقت التشخيص الأولي ، وحوالي 40٪ من حالات NSCLC ستتطور BM أثناء العلاج2. ترتبط البيئة المكروية للورم (TME) ارتباطا وثيقا بحدوث NSCLC و BM ، بما في ذلك المكونات المختلفة ، مثل الأوعية الدموية ، والخلايا الليفية ، والبلاعم ، والمصفوفة خارج الخلية (ECM) ، والخلايا المناعية اللمفاوية ، والخلايا المناعية المشتقة من نخاع العظام ، وجزيئات الإشارة 3,4. تلعب الخلايا المناعية البيئية الدقيقة دورا حاسما في التأثير على نمو الخلايا السرطانية وتطورها. تقدم نقائل الدماغ العديد من أهداف العلاج المحتملة التي تتميز بالبيئات الدقيقة المناعية المعقدة وعمليات الإشارات. على سبيل المثال ، أظهرت مثبطات PD-1 فعالية سريرية للمرضى الذين يعانون من ورم خبيث في الدماغ بسرطان الرئة (LCBM) كمثبط لنقطة التفتيش المناعية (ICI). ومع ذلك ، فإن تواتر الاستجابات للعلاج PD-1 يختلف بين NSCLC الأساسي و LCBM5 ، مما يشير إلى أن البيئة الدقيقة المناعية للورم تعمل كمنظم حاسم ل ICI.
الكيمياء الهيستولوجية المناعية (IHC) هي أداة لا تقدر بثمن في مجالات علم الأحياء والطب التأسيسي وعلم الأمراض6. تصور طريقة الكشف هذه تعبير المستضد من خلال تفاعل الجسم المضاد للمستضد على شريحة الأنسجة7. يستخدم IHC لتشخيص العلامات التنبؤية ، وتقييم العلامات النذير ، وتوجيه العلاجات المستهدفة ، واستكشاف الوظائف البيولوجية للخلايا السرطانية8. ومع ذلك ، يمكن لطريقة IHC التقليدية اكتشاف علامة حيوية واحدة فقط في كل مرة. لمعالجة هذا القيد ، أدى ابتكار التكنولوجيا الكيميائية المناعية إلى تطوير الكيمياء الهيستولوجية المناعية الفلورية المتعددة (mfIHC) ، والتي تسمح بالتحديد المتزامن لعلامات البروتين المتعددة على نفس شريحة الأنسجة ، سواء في المجال الساطع أو المجال الفلوري9. يوفر هذا التقدم تحليلا دقيقا لتكوين الخلايا والتفاعلات الجزيئية بين الخلايا اللحمية والخلايا المناعية والخلايا السرطانية داخل TME.
في هذه الدراسة ، نقدم بروتوكولا للكيمياء المناعية الحلقية المتعددة لتحليل التوزيع المكاني للخلايا المناعية. يتم اختيار اثنين من الأجسام المضادة الأولية من أنواع مختلفة ، مثل الأرانب والفئران ، للحضانة في وقت واحد ، تليها الأجسام المضادة الثانوية الموصوفة بالتألق. يتم إجراء استرجاع المستضد بعد كل جولة من تفاعل المستضد والجسم المضاد. يتم حظر التألق الذاتي ، ويتم استخدام 4 '، 6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) لتلطيخ النوى. تتضمن اللوحة الكشف المتسلسل عن CD3 و CD8 و CD20 و CK ، ويتم تصنيف الخلايا وفقا للعلامات: الخلايا السرطانية (CK +) ، الخلايا التائية الناضجة (CD3 +) ، الخلايا التائية السامة للخلايا (CD3 + CD8 +) ، الخلايا البائية (CD20 +) 10,11.
تمت الموافقة على البحث من قبل لجنة الأخلاقيات الطبية في مستشفى يونان للسرطان / المستشفى الثالث التابع لجامعة كونمينغ الطبية. وقع جميع الأشخاص / الأوصياء القانونيين على الموافقة المستنيرة.
1. إعداد الشرائح
2. استرجاع الحواتم المستحثة بالحرارة (HIER)
3. حجب البيروكسيديز
4. حضانة الأجسام المضادة الأولية للجولة الأولى
5. حضانة الأجسام المضادة الثانوية للجولة الأولى
6. استرجاع الخاتمة المستحثة بالحرارة وحجب البيروكسيديز
7. حضانة الأجسام المضادة الأولية للجولة الثانية
8. حضانة الأجسام المضادة الثانوية للجولة الثانية
9. التبريد الذاتي وتلطيخ DAPI
10. مسح الشرائح
11. التقييم الكمي لكثافات الخلايا
نقدم بروتوكولا للكشف عن المستضد الدوري باستخدام مضان متعدد الإرسال مكون من 5 ألوان على شريحة واحدة. من خلال تحسيننا للفحص ، نمكن حضانة جسمين مضادين من أنواع مختلفة (الشكل 1). تشمل الأجهزة اللازمة لإجراء التجربة طنجرة ضغط وصندوق تلطيخ مناعي (الشكل 2 أ).
بعد الانتهاء من الفحص ، نحدد اللون الزائف للعلامات الأربعة قبل مسح الشرائح. الألوان الزائفة ل CD3 و CD8 و CD20 و CK هي الأصفر والأحمر والأخضر والسماوي على التوالي. يتم تمييز النوى ب DAPI. يتم اختيار المناطق التمثيلية للورم والسدى للتحليل. يتم التقاط طيف الفلورسنت عند 495 نانومتر و 578 نانومتر و 652 نانومتر و 590 نانومتر باستخدام ماسح الشرائح الرقمي الأوتوماتيكي 3D. يوضح الشكل 2 ب صورة مكدسة تمثيلية وصورا أحادية التسمية في أنسجة نقائل الدماغ لسرطان الرئة. استنادا إلى الصور التي تحتوي على إشارة مضان أحادية العلامة ، استخرج برنامج الماسح الضوئي خصائص النمط الظاهري للخلية بناء على اللون الزائف. كما تم حساب الأعداد المقابلة من الخلايا المناعية الإيجابية والخلايا المناعية الكلية. يتم تحديد كل مستويات البروتين الملون في الأنسجة المكتشفة عن طريق حساب درجةH 12. بعد هذه الإجراءات ، يتم حساب وتحليل عدد كل نوع من الخلايا الليمفاوية المتسللة إلى الورم ونسبة كل نوع من الخلايا في العدد الإجمالي للخلايا المستهدفة. تمثل نسبة كل نوع من أنواع الخلايا المناعية النسبة المئوية الفعالة للخلايا الليمفاوية المتسللة إلى الورم. تم تحليل النسبة المئوية لخلايا CD3 + و CD3 + CD8 + T وخلايا CD20 + B في نقائل الدماغ لسرطان الرئة مقارنة بأقسام سرطان الرئة الأولية. النتائج التمثيلية موضحة في الشكل 3. كثافة الخلايا المناعية (خلايا CD3 + T ، خلايا CD3 + CD8 + T) أقل في نقائل الدماغ لسرطان الرئة من سرطان الرئة الأولي. خلايا CD20 + B أعلى في مجموعة ورم خبيث في الدماغ من مجموعة سرطان الرئة الأولية. ومع ذلك ، فإن النتائج لا تختلف بشكل كبير بين هاتين المجموعتين للعينات المحدودة.
الشكل 1: سير عمل تلطيخ الكيمياء الهيستولوجية المناعية الفلورية الدورية المتعددة. يتم قطع أقسام 4 ميكرومتر ولصقها على شريحة لاصقة. يتم تنفيذ خطوات التشغيل التالية: إزالة البارافين والإماهة ، واسترجاع المستضد ، واسترجاع المستضد ، وحجب المستضد ، وحضانة خليط الأجسام المضادة الأولية ، وحضانة الأجسام المضادة الثانوية ، ثم تكرار خطوات استرجاع المستضد ، وحجب المستضد ، وحضانة خليط الأجسام المضادة الأولية ، وحضانة الأجسام المضادة الثانوية ، تليها تقليل التألق الذاتي ، واختيار المرشح المناسب لمسح الشرائح وتحليل النتائج. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: طرق تشغيل تلطيخ الكيمياء الهيستولوجية المناعية الفلورية المتعددة. يتم إجراء علاج المستضد عن طريق تسخين الأقسام في قدر الضغط. (أ) يستخدم قدر الضغط لاسترجاع الخاتم المستحث بالحرارة. في عملية حضانة الأجسام المضادة ، يتم وضع الشرائح في صندوق المناعة. (ب) صور مركبة تمثيلية وأحادية اللون للوحة المستخدمة في أنسجة نقائل الدماغ لسرطان الرئة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3: نسبة الخلايا المناعية داخل سرطان الرئة الأولي ونقائل الدماغ لسرطان الرئة. نسبة الخلايا المناعية CD3 + و CD3 + + و CD20 + في أنسجة نقائل الدماغ لسرطان الرئة أقل من أنسجة سرطان الرئة الأولية المقترنة (أشرطة الخطأ: الانحراف المعياري). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
لقد وصفنا عملية تلطيخ الكيمياء الهيستولوجية المناعية الفلورية الدورية المتعددة. يعد اختيار الأجسام المضادة الأولية جانبا مهما من مقايسة الكيمياء الهيستولوجية المناعية الفلورية ، ويوصى باستخدام الأجسام المضادة وحيدة النسيلة لتحسين الخصوصية والتكرار. لتحسين تركيز العمل للجسم المضاد الأساسي ، تم اختبار سلسلة من التخفيفات من خلال تجارب الكيمياء الهيستولوجية المناعية. كل من الضوابط الإيجابية (لتقييم تعبير المستضد المستهدف) والضوابط السلبية (لا حضانة الأجسام المضادة الأولية) ضرورية ويجب إعدادها.
في هذا البروتوكول ، يتم تخفيف الأجسام المضادة الأولية وإعدادها لخليط من أنواع مختلفة. يتم أيضا تجميع الأجسام المضادة الثانوية الموسومة بالتألق وتحضينها بنفس الطريقة ، مشتقة من أنواع مختلفة. لذا ، فإن الخطوة الحاسمة هي اختيار الأنواع للأجسام المضادة الأولية المختلفة بناء على مولدات الضد ، ويفضل الجسم المضاد وحيد النسيلة مقارنة بالجسم المضاد متعدد النسيلة. يمكن أن تضمن هذه أن يكون الجمع بين الجسم المضاد الأولي والجسم المضاد الثانوي محددا. يجب أن يحقق السائل المختلط تركيز العمل لكل من الأجسام المضادة الأولية ويجب ألا يوجد تفاعل متقاطع بين الجسمين المضادين في وقت واحد. إذا كانت الأجسام المضادة الأولية من نفس النوع ، يتم تحضين جسم مضاد ثانوي أولا ، ثم الثاني. عند تحديد تسلسل حضانة الأجسام المضادة الأولية في لوحة ، يجب إعطاء الأولوية للأجسام المضادة الحساسة لتفاعل المستضد والجسم المضاد ، بالنسبة للمستضدات منخفضة التعبير ، ستزداد الشدة أثناء استرجاع الحاتم الثاني. قبل الجولة الثانية من حضانة الأجسام المضادة ، يستغرق تكرار استرجاع المستضد وقتا أقل (1 دقيقة) مقارنة بالعملية الأولى (2 دقيقة). لن تنخفض شدة التألق من التلوين الدوري السابق على الرغم من أن الأقسام تخضع للاسترجاع الناجم عن الحرارة مرتين. لتجنب التفاعل المناعي غير النوعي ، يجب تحسين ظروف الحضانة بما في ذلك تركيز عمل الأجسام المضادة ووقت الحضانة ودرجة الحرارة البيئية.
تم تطوير طرق مختلفة لاسترجاع الحواتم في العقود الأخيرة ، مقسمة في المقام الأول إلى استرجاع الحواتم المستحثة بالحرارة (HIER) واسترجاع الحواتم الناجم عن البروتياز (PIER). التسخين هو طريقة فعالة لاسترجاع المستضد تكشف عن حوامل المستضد ، مما يجعلها أكثر فعالية في اكتشافها بواسطة الأجسام المضادة13. يعتمد الخياران الرئيسيان لاسترجاع المستضد على المخزن المؤقت للسيترات والمخزن المؤقت EDTA عالي الأس الهيدروجيني14. يتم تحديد حالة الاسترجاع الأمثل وفقا للمستضد المستهدف.
يمكن أن يتداخل التألق الذاتي مع التصوير الفلوري على الأقسام التي تسببها الفلوروفورات الداخلية والكواشف المستخدمة في معالجة الأنسجة15. مطلوب استخدام كاشف مرتبط للشطف. يتم اختيار الفلوروفورات مع قمم الانبعاث لتجنب قمم التألق الذاتي (حوالي 490 نانومتر)16,17. تم الإبلاغ عن السودان الأسود B و NaBH4 لإخماد التألق الذاتيللأنسجة 18,19. أدى الجمع بين السودان الأسود B و NaBH4 إلى تقليل الخلفية الفلورية في الأنسجة الكلوية المستهدفة المثبتة بالبارافين20. في هذا البروتوكول ، فإن معالجة الأنسجة ل KMnO4 بتركيز 0.15 م / لتر توفر الوقت لمدة 1 دقيقة. يغطي KMnO4 طبقة على الأنسجة لحماية التألق التلقائي ويقلل من مضان الخلفية ، ويكون التلوين المحدد للبروتين المكتشف أكثر وضوحا.
يتم مسح الشرائح بأكملها في أربع قنوات مرشحات مختلفة ، وتحليل محاذاة الصورة ضروري ، إنه تحد كبير لمحاذاة توطين الهياكل أحادية الخلية وتحت الخلوية. بالنسبة للصور متعددة الأطياف من هذه التقنية ، هناك حاجة إلى معدات تصوير ضوئية احترافية وبرامج تحليل كمي لتجنب الحديث المتبادل الطيفي. التكلفة الباهظة للأداة تحد من تطبيقها. الحضانة المشتركة لاثنين من الأجسام المضادة توفر الوقت ، خاصة عند التعامل مع لوحة من 6 علامات ، والتي تتطلب 3 دورات من الحضانة. تستخدم هذه التقنية لتصور توصيف أكثر تفصيلا للخلايا المناعية في البيئات الدقيقة المناعية للورم. في المستقبل ، سيتم تطبيق الطريقة للتحليل الكمي للهياكل اللمفاوية الثالثية المرتبطة بالورم.
باختصار ، تتيح الكيمياء الهيستولوجية المناعية الفلورية الدورية المتعددة تلطيخ أهداف متعددة بواسطة الفلوروفورات الموسومة بشكل فردي على شريحة واحدة. يوفر هذا الفحص فهما أفضل للتوزيع المكاني للخلايا في البيئة المكروية المناعية للورم ، ويساهم القرب المكاني للخلايا المناعية للورم في فحص المرضى الذين سيستفيدون من العلاج المناعي.
يعلن المؤلفون أنه ليس لديهم مصالح مالية متنافسة معروفة أو علاقات شخصية يمكن أن يبدو أنها تؤثر على العمل المذكور في هذه الورقة.
تم دعم هذا العمل من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (رقم 81860413 ، 81960455) ، صندوق قسم العلوم والتكنولوجيا في يوننان (202001AY070001-080) ، مؤسسة البحث العلمي التابعة لإدارة التعليم في مقاطعة يوننان (2019J1274).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.15 mol/L KmnO4 | Maixin Biotechnology Co. Ltd. | MST-8005 | |
100x sodium citrate | Maixin Biotechnology Co., Ltd | MVS-0100 | |
3% hydrogen peroxide | Maixin Biotechnology Co., Ltd | SP KIT-A1 | |
3D Pannoramic MIDI | 3D histech Ltd | Pannoramic MIDI 1.18 | |
Alexa Fluor 488 | Abcam | ab150113 | |
Alexa Fluor 568 | Abcam | ab175701 | |
Alexa Fluor 594 | Abcam | ab150116 | |
Alexa Fluor 647 | Abcam | ab150079 | |
Bond primary antibody diluent | Lecia | AR9352 | |
CD20 | Maixin Biotechnology Co., Ltd | kit-0001 | |
CD3 | Maixin Biotechnology Co., Ltd. | kit-0003 | |
CD8 | Maixin Biotechnology Co., Ltd | RMA-0514 | |
CK | Maixin Biotechnology Co. Ltd. | MAB-0671, | |
DAPI | sig-ma | D8417 | |
ethanol | Sinopharm Group Chemical reagent Co., LTD | 10009218 | |
Histocore Multicut | lecia | 2245 | |
PBS(powder) | Maixin Biotechnology Co., Ltd | PBS-0061 | |
slide viwer | 3D histech Ltd | ||
xylene | Sinopharm Group Chemical reagent Co., LTD | 10023418 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved