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免疫组化实验原理(Vector kit)

免疫组化实验原理(Vector kit)

作者: 玉米豆浆关东煮 | 来源:发表于2021-08-12 14:25 被阅读0次

        首先来谈一下免疫组织化学(IHC, Immunohistochemistry)、免疫细胞化学(ICC, Immunocytochemistry)和免疫荧光(IF, immunofluorescence technic)的共通之处和区别。

        平常说的免疫组化就是用石蜡切片做的免疫组织化学,样品是经过甲醇或甲醛固定后脱水包埋得到的组织切片。加入一抗二抗,经DAB底物显色,用普通的显微镜观察信号分布和强度。专业一点,免疫组化包括免疫组织化学和免疫细胞化学,即IHC和ICC。ICC与IHC的区别在于样品的不同,ICC的样品是细胞(提前制作的细胞爬片),并且常用荧光染色检测,也可以用酶联抗体显色,最后分别用荧光显微镜和普通光学显微镜观察和拍照。IF技术所用的样品范围广,可以用石蜡切片、冰冻切片,也可以用细胞爬片。而IHC多用石蜡切片,因为石蜡切片能保持完整的组织型态和蛋白表达位置,样本可大可小。冰冻切片由于不需要经过固定、脱水和修复等过程,蛋白的结构保持地更好一些,步骤也更简单快捷,是术中病理诊断的常用技术。用IF做ICC和冰冻切片的染色,过程类似。

    石蜡切片和冰冻切片的比较

    IHC、ICC和IF的原理有相似之处,本质上都是利用了抗原抗体的特异性结合。IHC和ICC中的“化学”,顾名思义,是通过化学反应显色。IF中的“荧光”是通过荧光基团被相应的激发光激发而发光,从而被检测到。不同之处在于,IHC和ICC是通过在二抗上偶联HRP(辣根过氧化物酶),以过氧化氢为底物,产生游离氧,后者使无色的供氢体DAB氧化为棕褐色沉淀定位于过氧化物酶所在部位。而IF则是在二抗上偶联荧光基团,在相应波长的激光激发下而发出荧光(是荧光染料的特性)。因此,前者用普通的光学显微镜即可观察到,而后者需要用荧光显微镜。可以根据自己的实验目的去选择不同的显微镜,如果只是简单的定位,要求可以低一些,如果需要做准确一点的定位和定量,需要更高分辨率的显微镜。

        我的课题做IHC和多标(mIHC)较多,故而,我会对IHC的讲解更加细致一些。

        肝脏组织固定收其中的两个中等大小的肝叶,用4%多聚甲醛的固定过夜(16~18h)。甲醛使组织中的蛋白交联,将组织形态固定住,同时使组织更致密且硬度增大。1xPBS洗三遍之后进行脱水,从75%EtOH开始,一般2~3h即可,如果当天来不及脱水(全程约10h),便可以在75%乙醇中过夜,甚至放一周也没问题。从75%-85%-95%-100%EtOH梯度脱水,是为了防止组织快速收缩,改变了组织形态,使得信号不容易被检测到。由于最后要用石蜡包埋,且组织内部和周边的石蜡最好达到均质的状态,才会利于切出完整的组织切片,而且100%乙醇与石蜡不互溶,二甲苯是石蜡的溶剂,所以不能直接通过乙醇直接浸入石蜡,而需要用二甲苯替换出组织中的无水乙醇,最后浸入石蜡中过夜,让石蜡充分进入组织。切片时选择5um的厚度,37℃展片和烘片。其实不必执着于时间,展片的标准应该是切片完全展开没有褶皱,并且石蜡不能融化,注意贴片时的手法,一般来说没有什么问题。烘片的目的是让组织与玻片完整贴合固定,并且烘干表面和周围的水,一般来说过夜后第二天收起来就可以了,四度保存。

        下面说一下IHC染色的问题。

        做过IHC的朋友都知道,这个实验很耗时间,一做就是两天,其中大部分时间都是零零散散,最重要的工作莫过于等待。个人认为做IHC的关键点在于:洗干净和二抗的孵育时间。如果洗不干净或者二抗孵育时间过长,肯定会造成非特异性染色,也就是背景,导致染色质量很差,甚至忙活几天都不能拿到具有分析价值的结果。我们做肝脏切片,用5%NGS(normal goat serum)封闭时间可以长一些(如果中间有事情),但最少一个小时。二抗的孵育时间是30min,AB complex(avidin+biotin)的孵育时间也是30min。由于二抗和avidin孵育时间长的情况下,会有非特异性染色,具体的原理,在后面介绍avidin+biotin的时候再细讲。我们实验室是固定DAB的显色时间是5min,根据信号强度来调整一抗的浓度。当然也可以摸DAB的显色时间,但个人觉得不太好把控。因为抗体的适合浓度是一个较大的范围,而DAB的显色时间很短。

        用单蒸水和1xTBST洗片子最好放在摇床上摇洗,会减少背景,亲测管用。再有一点就是画阻水圈,不要画太粗太细,更不要画地太靠近组织,否则滴加的极性试剂遇到油性阻水圈形成的液面会变高,导致组织边缘接触不到试剂而变干,从而有很高的背景。

        IHC整个过程除了洗,我们加的试剂有SP6000(vector)、5%NGS(goat)、Avidin、Biotin、一抗、二抗、A+B complex、DAB。下面说一下试剂的作用原理。SP6000是Vector公司出的试剂,用于封闭内源性的过氧化氢酶。由于二抗后面偶联的HRP就是一种过氧化氢酶,如果内源性过氧化氢酶太多,会造成非特异性着色。5%NGS是为了封闭内源蛋白,因为二抗对于一抗的识别是由于Fc片段,如果其他蛋白也有Fc片段同样会被识别,从而造成非特异性着色。在这里应该想到做western blot时用5%脱脂乳粉封闭,原因之一是为了将NC膜或PVDF膜上的未能结合蛋白的孔隙封闭住,防止二抗结合到孔内造成背景色,原因之二就是封闭其他的可能会与一抗结和的杂蛋白。血清的来源只要与一抗的来源不一样即可,goat和bovin都可以,因为一抗来源常见的无非是mouse或rabbit,选择一个通用的更便于实验。我们实验室做肝癌,肝脏细胞中有大量的内源性生物素(Biotin),由于二抗之后需要avidin-biotin-HRP的信号放大过程,前面需要加入外源的avidin封闭内源性的biotin(Avidin-Biotin高亲和)。由于Biotin是羧化酶的辅因子,Biotin会结合到酶的特殊位点上帮助酶发挥催化作用,再加入Biotin去封闭酶上的biotin的结合位点,在孵育AB complex的过程中才不会导致过量的biotin结合到酶的位点上,造成非特异性信号。WB的二抗上面直接偶联HRP,而IHC的二抗上面通过偶联Biotin的亚基,利用biotin和avidin的高亲和力来提高HRP的量,从而放大信号。二抗上面偶联HRP的量很少,而一抗结合二抗的数量有限。一个二抗结合一个biotin,一个biotin连接一个avidin,而一个avidin可以有四个基团连接biotin,于是达到了信号放大的目的。

        明确实验原理不等于能做好实验,个人认为实验习惯非常重要,不仅要心明眼亮,更要手稳,才能重复出来高质量的实验结果。

        后面会出一篇多标染色和一篇avidin-biotin的结合原理,敬请期待!

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