了解疾病的微環境至關重要。根據腫瘤中細胞類型的組合,靶向癌癥療法可能無效。同樣,胰腺組織中的免疫細胞浸潤可能表明 1 型糖尿病(T1D)進展。多年來,只能通過流式細胞儀或有限的組織染色管中窺豹。成像質譜流式? (Imaging Mass Cytometry?, IMC?) 現在為這復雜動態世界的全景呈現提供了更多可能性。
IMC? 能在組織或細胞水平上同時對40多種的蛋白標志物進行成像。組織樣本用抗體標記,每個抗體都與不同的稀土金屬同位素偶聯。然后將樣本放在激光降解抗體的腔室內,將同位素釋放到相鄰的飛行時間質譜細胞計數器 (CyTOF?) 中,通過相關的質荷比進行電離和鑒定。通過標記類型和位置對這些數據進行編輯會產生多維組織圖(圖 1)。
圖 1. Kris Hargraves 的大規模細胞計數過程。
圖片由 Noel de Miranda 博士提供。
2014 年,瑞士蘇黎世大學的 Charlotte Giesen 博士首次報道了這種用于組織分析的方法。在乳腺癌組織樣本中,IMC? 能以1 μm的細胞分辨率,對32種蛋白及其相關的蛋白翻譯后修飾靶點進行成像。【1】
這些樣本的 IMC? 成像通常與病理學家通過傳統組織染色對乳腺癌亞型的分類具有相關性。但是,例外的情況就顯示出了更大的腫瘤異質性。至少有一例被分類為受體 ER、PR 和 HER2 的三陰性的病例證明了 HER2+ 細胞的亞群。該結果表明針對 HER2 受體的靶向療法對于該患者可能是可行的治療選擇。
優點
多種標記物的共定位檢測極大地擴展了通過免疫熒光進行傳統組織染色的范圍。稀土金屬同位素并非天然存在于細胞中,這消除了內在的背景問題。通過質量檢測標記還可以實現更高的靶標特異性,這與多重熒光染料標記容易造成的光譜重疊有明顯不同。
在最近的一次合作中,萊頓大學醫學中心的 Noel de Miranda博士和Frits Koning博士均使用IMC? 檢測了人源胎兒小腸內的暴露的外源抗原。【2】
de Miranda 告訴 Cell Signaling Technology? (CST?):“研究同一組織中不同細胞亞群之間的相互作用是一項很棒的技術。”
挑戰性
該技術并非沒有挑戰。對于許多靶標,目前市場上尚不能購買標記有稀有金屬同位素的抗體。基于這個事實,加上在適當的組織樣本制備過程中需要強大的信號,經常需要研究人員生成自己的抗體組合。
de Miranda 說:“要構建大約 40 種抗體的組合,這是一項艱巨而繁重的任務。您想使用經過充分驗證的抗體,以便大多數抗體可以立即發揮作用。”
CST的協助
de Miranda說:“來自CST的工具,例如經過驗證的無載體抗體,將極大地協助他進行IMC? 工作(圖2)。”他還強調樣本中一抗的靶標特異性對于實驗成功至關重要。
圖 2. 具有以下蛋白質靶標的結直腸癌組織的大量細胞計數圖像:Pan-Keratin (C11) Mouse mAb#4545 和 Mouse Anti-pan Cytokeratin antibody(紅色)、Vimentin (D21H3) XP? Rabbit mAb #5741(藍色)、Ki-67 (8D5) Mouse mAb #9449(黃色)、CD31 (PECAM-1) (89C2) Mouse mAb #3528(白色)和 CD3ε (D7A6E?) XP? Rabbit mAb #85061(綠色)。圖片由 Noel de Miranda 博士提供。