免疫组化(IHC/ICC)方案
原理
免疫组化,是应用免疫学基本原理——抗原抗体反应,即抗原与抗体特 异性结合的原理,通过化学反应使标记抗体的显色剂(荧光素、酶、金属离 子、同位素)显色来确定组织细胞内抗原(多肽和蛋白质),对其进行定位、定 性及相对定量的研究,称为免疫组织化学技术(immunohistochemistry)或免疫细胞化学技术(immunocytochemistry)。
抗体和抗原之间的结合具有高度的特异性,免疫组织化学正是利用了 这一原理。先将组织或细胞中的某种化学物质提取出来,以此作为抗原或半 抗原,通过免疫动物后获得特异性的抗体,再以此抗体去探测组织或细胞中 的同类的抗原物质。由于抗原与抗体的复合物是无色的,因此还必须借助于 组织化学的方法将抗原抗体结合的部位显示出来,以期达到对组织或细胞 中的未知抗原进行定性,定位或定量的研究。
用途
对组织或细胞中的未知抗原进行定性,定位或定量。
步骤(以石蜡切片为例)
1. 脱蜡和水合
去除切片中的石蜡,暴露组织。进一步,恢复组织的水环境,以帮助检测。
(1) 用二甲苯或环保脱蜡剂浸泡切片至少60分钟,使组织脱蜡。在这道工序 之前,最好先加热切片融化石蜡,这样对去除石蜡会更有效。
(2) 将染色架依次置于100%、100%、95%、85%、75%、60%梯度酒精中,分别浸泡5min。
(3) 0.3% TritonX-100用于渗透细胞膜,有助于分子进入靶细胞,5分钟即可。
注意事项:
a. 全程保持切片各部位呈湿润状态,否则会有很高的背景。
b. 二甲苯有毒,可以用组织透明脱蜡剂代替。
c. 脱蜡前可对切片进行加热,以达到更好的脱蜡效果。
d. 通常使用2% APES- 丙酮缓冲液,通过将切片浸泡1min 并在60℃下加热 15 min来防止切片上的组织剥离。
e. 脱蜡的时间因温度和试剂的不同而有所不同。夏天,室温比较高,可以适 当缩短时间。此外,如果脱蜡剂已经使用了一段时间,最好延长使用时间 或更换新的试剂。
2. 清除内源性酶干扰和抗原修复
在固定过程中,甲醛可以与组织中的抗原交联,阻断抗原决定因子。因此,有必要打开抗原与甲醛的交联效应,以提高组织抗原的检出率。有几种方 法可以达到这一点,包括酶修复和热修复。经实验验证,热修复效果优于酶修复。此外,修复缓冲液也会影响抗原的恢复效果。有三种缓冲液的pH 值不同,包括柠檬酸缓冲液(pH 6.0),EDTA缓冲液(pH 8.0)和TE缓冲液(pH 9.0)。 一般pH值越高,修复力越强。内源性酶,包括过氧化物酶和生物素,可与显色底物DAB 和生物素标记的二抗相互作用,导致假阳性结果。所以我们需要去除内源性酶。长期实验证明,用ddH2O或 PBS 或TBS 或甲醇稀释3%H2O2,在10分钟之内可以很好地消除内源酶的影响。
(1) 用3%H2O2去除内源酶干扰5min。
(2) 于pH 值7.4的PBS 中浸泡切片。
(3) 在1L烧杯中准备500ml 柠檬酸钠缓冲液,并放入高压锅中。将带垫圈的 缓冲液在水浴中加热至100℃。然后,将染色架放置在煮熟的缓冲液中。烧杯口用保鲜膜密封,防止水蒸气在加热过程中进入缓冲液。用 1000w 的电源继续加热至高压状态,保持2分钟,然后立即停止加热。
(4) 等到高压锅自然冷却,开盖取出烧杯,自然冷却至室温。
(5) PBS 分3次冲洗5分钟。
3. 封闭
该过程是阻断抗体与来自同一来源的二抗的血清的非特异性结合。用10%非免疫山羊血清阻塞组织,每片100μL,置于湿箱中室温静置30min。
4. 抗体解育
免疫组化实验应选择经验证的一抗。抗体的稀释比和孵育时间应根据实际情况进行优化。建议低温和较长的孵育时间,以确保抗体与抗原更好的结合。
(1) 除去封闭缓冲液。
(2) 将抗体稀释至适当浓度,加入组织中4℃解育过夜。我们推荐0.01μg/ml 作 为工作浓度。
(3) 用PBST 清洗切片3次,每次5 min。
(4) 按说明书稀释二抗至工作浓度,37℃孵育1小时。我们选择生物素标记 抗体作为二抗。
(5) 用PBST 清洗切片3次,每次5 min。
(6) 第三个抗体按说明书稀释至工作浓度,37℃孵育1h。
(7) 用PBST 清洗切片3次,每次5 min。
注意事项:
a. 为寻求最佳抗体孵育浓度,在正式实验前应通过设置梯度稀释进行初步实验。
b. 建议抗体在低温条件下孵育较长的时间,以确保抗体和抗原的充分结合。 c.切片必须轻柔地清洗干净,特别是在孵育不同抗体时。
5. 染色
这个过程中用到不同的检测系统。 一种被标记的一抗直接与底物反应称为 一步染色法。但是很贵。此外,还可以通过标记二抗对目标蛋白进行染色, 放大检测信号,称为两步法。还有一种三步法,标记第三个抗体以获得更好 的检测信号放大。标记基团可以是HRP 或AP。 该基团可以通过与不同底物 反应而着色。DAB 是一种常见的染色底物。以下,我们执行三步法,其中二 抗用生物素标记,第三个抗体偶联HRP。 最后,用苏木精染色细胞核。
(1) 用PBS 中清洗切片2次,每次5 min。
(2) 配制新鲜的DAB, 使用前过滤。
(3) 在组织中加入DAB, 立即在显微镜下观察染色情况。
(4) 当组织有明显染色时,必须及时在PBS 中清洗切片。
(5) 用苏木精染色液染色细胞核,使细胞结构更清晰。
注意事项:
a. DAB 和苏木精使用前应过滤。
b. 使用前DAB 中应加入新鲜的H2O。
c. 在显微镜下观察标记基团与底物的反应,及时终止显色时间,时间不超过10分钟。
6. 检测
(1) 将切片在60℃下加热至干燥,然后加入适量中性香脂密封组织;
(2) 在显微镜下观察染色,在合适的视野下拍照。
常见问题
1. 无染色
(1) 一抗和二抗不匹配,使用针对一抗的二抗(如一抗来自兔,二抗为抗兔 抗体)
(2) 没有足够的一抗与目标蛋白结合,使用低稀释度抗体。延长4℃孵育时 间(如过夜)。
(3) 抗体的天然结构受损,不适用于IHC, 用天然(非变性的)WB 法检测抗 体,确保抗体没被损坏。
(4) 由于储存不当、稀释或反复冻融造成一抗/二抗试剂盒失效,做阳性对 照确认一抗/二抗试剂盒的有效性。
(5) 靶组织中没有目标蛋白,参照抗体供应商的建议做阳性对照。
(6) 组织中没有足够的目标蛋白,应用信号放大操作。
(7) 没有避光保存二抗,避免将二抗处于光照下。
(8) 脱蜡不彻底,延长脱蜡时间,更换二甲苯。
(9) 固定步骤(使用福尔马林和多聚甲醛固定剂)修饰了抗体识别表位,抗 原修复法暴露出抗原表位,缩短固定时间。
(10) 蛋白位于细胞核内(核蛋白),抗体不能穿透核膜,在封闭液和抗体稀 释液中加入通透剂。
(11) PBS 缓冲液被细菌污染后破坏了靶蛋白的磷酸根在抗体PBS 储存液 中加入0.01%叠氮化合物,或使用新鲜无菌的PBS。
2. 高背景
(1) 没有封闭非特异性结合或封闭不充分,延长封闭时间,并考虑更换封闭剂。
建议用10%正常血清封闭切片1小时或1-5% BSA 封闭培养细胞30 分钟。
(2) 一抗浓度过高
滴定法寻找到最佳抗体浓度,或在浓度较低抗体中延长孵育时间(最 好是缓慢而准确地结合)。
(3) 孵育温度过高,4℃孵育切片或细胞
(4) 二抗发生了非特异性结合(被损坏),不加一抗,做二抗对照。
(5) 组织冲洗不彻底,有固定剂残留,所有步骤都要用PBS 充分洗涤。
(6) 存在内源性过氧化物酶活性,用酶抑制剂如抑制碱性磷酸酶的盐酸左旋咪唑 (2mM),或抑制过氧化物酶的H2O2 (0.3%v/v)。(详见IH 操作手册)。
(7) 固定过度(固定剂用福尔马林和多聚甲醛)导致抗体识别抗原位点被 修饰,改变抗原修复方法,缩短与抗原修复液的孵育时间。
(8) 信号过度放大(信号放大技术),缩短信号放大孵育时间,稀释信号扩 大试剂盒。
(9) 底物过量(酶检测法),缩短底物孵育时间
(10) 染料与PBS 在细胞/组织中相互作用(酶检测法)
用Tris缓冲液冲洗切片后,再与底物孵育。孵育后,Tris缓冲液再次冲洗细胞/切片。
(11) 通透作用破坏膜并除去了膜蛋白,去除缓冲液中的通透剂。
3. 非特异性染色
(1) 一抗/二抗浓度过高,降低抗体浓度和或缩短孵育周期。对比不表达目 标蛋白细胞的信号强度。
(2) 存在内源性过氧化物酶活性,用酶抑制剂如抑制碱性磷酸酶的盐酸左旋咪唑 (2mM),或抑制过氧化物酶的H2O2 (0.3% v/v)。(详见IHC操作手册)。
(3) 一抗与被染组织同源(如用鼠一抗测鼠组织),加二抗后,二抗会与同源 的所有组织结合,应用与组织非同源的一抗。
(4) 切片/细胞变干,保持切片/细胞湿度,切勿变干。