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干货分享 | TSA 多重免疫组化: 如何进行实验设计及方案优化?

 

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传统的免疫组化 (IHC) 是组织病理学中广泛使用的诊断技术,紧随其后!多重免疫组化技术 (mIHC) 被逐步开发出来,mIHC 是基于TSA荧光信号放大技术。本期,咱们就来唠唠 TSA 如何优化?图片

 

Section.01

TSA 技术简介

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TSA 原理

TSA (Tyramide signal amplification 酪酰胺信号放大) 是基于辣根过氧化酶 (HRP) 的催化活性对靶蛋白或核酸进行高效标记的检测方法。原理为在 HRP 酶的催化下,酪胺会被短暂活化,并与相接蛋白分子的酪氨酸残基形成稳定的共价结合。在下一轮的热修复过程中抗体被洗脱,只有抗原上的荧光信号被保留从而实现标记。

 

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图 1. TSA 原理[1]。 

 

TSA 实验步骤

TSA 技术的染色流程与多重免疫组化染色步骤相似,本期不再赘述。与之不同的是,依次加入一抗的过程中,额外增加了修复热处理洗脱步骤,这个步骤可以将以非共价键结合在抗原上的抗体变性去除,但是仍然保留以共价键结合在抗原表面的 TSA 荧光信号,从而实现无抗体干扰的抗原直接标记,再经过多轮染色循环实现多色标记,直至全部标记完成,复染 DAPI 后封片观察即可。

 

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图 2. TSA 实验步骤[2]

 

TSA 有哪些优势?

  • 信号放大,灵敏度高,节约一抗

TSA 技术可以用于检测传统免疫荧光无法检出的低丰度靶标。基于酪酰胺的信号放大技术能够提供极强的灵敏度、检测极微量的目的抗原。由于其放大技术,对比传统的免疫组化技术,可以节约一抗的用量。一抗稀释比是传统建议稀释浓度的 5 倍左右。

  • 抗体种属来源不受限

由于每次体系中都只有单一抗体孵育,且每次都会经过修复热处理洗脱步骤,将上一轮的抗体进行变性去除,因此无需担心抗体交叉反应,以及一抗二抗种属匹配问题。

  • 实现多重染色

可实现 3-7 重染色,甚至更多重的染色。

基于以上的优点,TSA 技术是研究复杂样本如细胞 (群)-细胞 (群) 之间的关系,疾病异质性,表征驱动疾病的系统生物学机制是非常重要的工具。

目前,MCE 多重染色试剂盒有以下相关产品,您可以根据需求,选择适合您实验的产品~

表 1. MCE TSA 多重染色试剂盒

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Section.02

TSA:实验设计

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TSA 多重荧光免疫组化实验并不是简单的传统免疫组化的叠加,为了获得可重复,高质量的实验数据,TSA 实验的 Panel 的设计和优化是非常重要的。

TSA Panel 设计和优化的原则

一、TSA 染料和靶标丰度的动态搭配

TSA 荧光染料亮度和稳定性,一般选择亮度高的染料搭配待检组织中低表达的靶标,选择亮度低的染料搭配待检组织中高表达的靶标。受抗体去除步骤影响最小的 TSA 荧光染料可安排在较前的轮次,而受抗体去除步骤影响最大的 TSA 荧光染料可安排在较后的轮次。

VF 系列的 TSA 染料热稳定性都比较好,对于染色强度,VF 780 会相对弱一点,建议染色的时间可以稍延长到 10-15 min,VF 480 容易有组织自发光干扰 (跟组织状态有关),且不建议放最后一轮染色,VF 520,VF 570,VF 620 以及 VF 690 都比较强,对于染色顺序没有要求。

二、靶标丰度的分析

靶标在待检测组织中的丰度可以通过查阅文献,或者在 Human Protein Atlas 数据库中获得,或者通过预实验 (常规组化) 来确定。

三、靶标轮次的确定

因为在整个染色过程中,需要经过多次修复热处理洗脱步骤,不同的靶标对于修复热处理洗脱步骤的敏感度会有差异。一般受修复热处理洗脱步骤影响最小的靶标可安排在较后的轮次,而受修复热处理洗脱步骤影响最大的靶标可安排在较前的轮次。如果预实验不确定靶标的敏感度,可以设置以下预实验进行摸索。

表 2. 靶标轮次确定的预实验设计。

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将实验组 N 与实验组一进行对比,如果实验组 N 与实验组一差异非常大的话,则将靶标放在第 N 轮不合适,如果实验组 N 与实验组一差异不大的话,则将靶标放在第 N 轮是合适的。

  • 总结:为了平衡待测组织中靶点丰度和各通道信号亮度,尽量做到:强弱搭配,即高丰度的靶点搭配弱光,低丰度的搭配强光。

四、在对同一个细胞群进行多个 Marker 共染的时候,尽量避免过度活化的酪胺沉积导致的占位效应和/或酪氨酸耗竭。

常见的占位效应出现在 T 细胞的 CD3 和 CD8 上,由于 CD3 和 CD8 都是表达在 T 细胞上,且抗原表位空间距离比较近,所以会出现放大之后因为染色顺序不同而导致的染色结果不同。也就是说,如果先染 CD3 再染 CD8 的话会出现后染的 CD8 染不上,而先染 CD8 再染 CD3 的话可以获得比较好的染色效果。

  • 总结:“先低后高”、“先少后多” 和适度原则,先染丰度低、表达范围少的靶点,后染丰度高、表达范围广的靶点。

五、避免因相没有平衡好邻光谱的 TSA 荧光染料信号而造成的信号串色。

染料是否会串色最主要取决于成像设备,不同的荧光成像设备的滤光片或者光源 (激光) 配置会有差异,对比同一个 Panel 的成像效果也会有差异,共聚焦的成像效果会比普通的显微镜的成像效果好。

是否会串色可以参考表3中各荧光素的激发和发射信息,当然,也需要结合您的显微镜的滤光片综合考虑。

表 3. TSA 染料激发和发射信息

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此外,如果荧光设备没有办法很好区分的话可以通过“强弱搭配”来减少串色,或者利用 inForm 软件进行光补偿调节。

六、确保循环染色过程中上一轮的染色抗体是完全变性去除的。

如果上一轮的染色抗体并没有完全变性去除的话,会影响后一轮的染色效果。

 问
是否同一个修复热处理洗脱步骤可以将所有靶标都完全变性去除呢?
 

答:不一定。

不同的样本靶标的表达丰度是会有差异的,对于表达高,强的靶标,可能会存在洗脱不干净的可能。可以设置预实验进行摸索,即选择表达丰度高的靶标 (组织),看现有的修复热处理洗脱步骤是否可以完全去除,如果可以的话,则对于其他表达丰度低的靶标也是可以洗脱去除的

预实验流程:抗原修复-一抗-二抗-镜检 1 -抗原修复-二抗-镜检 2

如果镜检 1 有信号,镜检 2 没有信号,则完全洗脱,如果镜检 1 有信号,镜检 2 也有信号,则没有完全洗脱。

 

Section.03

TSA 实验优化

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常见 Q&A

 
 
 
Q1. 一抗的选择

多重染色需要经过多轮的修复,所以对一抗的特异性要求比较高,尽量选择单克隆抗体,且在进行多重染色之前,建议进行预实验,来评估一抗的效果。

 
 
Q2. TSA 染料的稀释比例应如何优化?

TSA 对比常规的免疫组化的放大倍数是 5 倍左右,而本试剂盒灵敏度比较高,是常规 TSA 试剂盒的 10-50 倍,可以先做单染预实验,确定抗原的表达丰度,来调整 TSA 染料稀释比例,注意信号不要过强。

 
 
Q3. 对于容易掉片的组织应如何选择抗原修复/抗体洗脱方式?

如果容易掉片的话可以考虑抗体洗脱液,但是同样的也需要预实验验证抗体洗脱液的效果以及对抗原的损伤情况。

 
 
Q4. 试剂盒中标明 (For mouse samples) 是否可以用于人源的样本?

也是可以的,For mouse samples 的试剂盒中我们提供的二抗是抗兔的,如果您的一抗也是兔来源的也是可以用我们的二抗,如果您的二抗是其他来源的则也可以选择自备二抗进行实验。

 
 
Q5. 试剂盒适用于细胞/细胞爬片吗?怎么操作呢?

是可以的,但是每轮之间的修复建议您换成抗体洗脱液。

 

表 4. MCE 明星产品推荐

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[1] Igor B. Buchwalow, et al. Immunohistochemistry: Basics and Methods. 10.1007/978-3-642-04609-4_1. 

[2] Edward C. Stack, et al. Multiplexed immunohistochemistry, imaging, and quantitation: A review, with an assessment of Tyramide signal amplification, multispectral imaging and multiplex analysis. 

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