Иммунофлуоресценция

Иммунофлуоресценция (если) представляет собой метод на основе световой микроскопии , который позволяет обнаружить и локализацию широкого спектра биомолекул -мишеней в клетке или ткани на количественном уровне. Техника использует специфичность связывания антител и антигены . [ 1 ] Специфическая область, которую антитело распознает на антигене, называется эпитопом . Несколько антител могут распознавать тот же эпитоп, но отличаться по их сродству связывания. Антитело с более высоким сродством к специфическому эпитопу превзойдет антитела с более низким сродством к тому же эпитопу. [ 2 ] [ 3 ]
Конъюгируя антитело с флуорофором , положение биомолекулы -мишени визуализируется путем захватывания флуорофора и измерения излучения света в определенной предварительно определенной длине волны с использованием флуоресцентного микроскопа . Крайне важно, чтобы связывание флуорофора с самим антителом не мешало иммунологической специфичности антитела или связывающей способности его антигена. [ 4 ] [ 5 ]
Иммунофлуоресценция является широко используемым примером иммуноокрашивания (использование антител к окрашиванию белков) и является специфическим примером иммуногистохимии (использование взаимосвязи антител-антигена в тканях). Этот метод в первую очередь использует флуорофоры для визуализации расположения антител, в то время как другие провоцируют изменение цвета в среде, содержащей интересный антиген или используют радиоактивную этикетку. Иммунофлуоресцентные методы, которые использовали меченые антитела, были концептуализированы в 1940 -х годах Альбертом Х. Кунсом . [ 2 ] [ 6 ] [ 7 ]

Иммунофлуоресценция используется в основополагающих научных исследованиях и клинических диагностических усилиях, демонстрируя ее многогранную полезность между различными субстратами, включая срезы тканей, культивируемые клеточные линии или отдельные клетки. Его использование включает в себя анализ распределения белков , гликанов , небольших биологических и небиологических молекул, а также визуализацию структур, таких как нити среднего размера. [ 8 ]
Если топология клеточной мембраны не определена, вставка эпитопа в белки может использоваться в сочетании с иммунофлуоресценцией для определения структур в клеточной мембране. [ 9 ] Иммунофлуоресценция (IF) также может использоваться в качестве «полуколичественного» метода для получения понимания уровней и паттернов локализации метилирования ДНК. Если можно дополнительно использоваться в сочетании с другими, не-антителом методов флуоресцентного окрашивания, например, использование DAPI для маркировки ДНК . [ 10 ] [ 11 ]
Изучение образцов иммунофлуоресценции может проводиться с использованием различных конфигураций микроскопа, включая эпифлуоресцентный микроскоп , конфокальный микроскоп и широкопочный микроскоп. [ 12 ]
Типы
[ редактировать ]
Подготовка флуоресценции
[ редактировать ]Чтобы выполнить иммунофлуоресцентное окрашивание, флуорофор должен быть конъюгирован («метки») с антителом. Процедуры окрашивания могут быть применены как к сохраняющимся внутриклеточным антителам, так и к антигенам клеточной поверхности на живых клетках. Существуют два общих класса методов иммунофлуоресценции: первичный (прямой) и вторичный (косвенный). [ 1 ] [ 2 ] Следующие описания будут сосредоточены в первую очередь на этих классах с точки зрения сопряженных антител. [ 12 ]
Первичный (прямой)
[ редактировать ]
Первичная (прямая) иммунофлуоресценция (DIF) использует одно антитело, конъюгированное с флуорофором . Антитело распознает молекулу мишени (антиген) и связывается с специфической областью, называемой эпитопом . Прикрепленный флуорофор может быть обнаружен с помощью флуоресцентной микроскопии, которая, в зависимости от типа флуорофора, излучит определенную длину волны света после возбуждения. [ 1 ] [ 14 ]
Прямое прикрепление флуорофора к антителам уменьшает количество этапов в процедуре препарата образца, экономия времени и снижение неспецифического фонового сигнала во время анализа. [ 12 ] Это также ограничивает возможность перекрестной реактивности антител и возможных ошибок на протяжении всего процесса. Одним из недостатков DIF является ограниченное количество антител, которые могут связываться с антигеном. Это ограничение может снизить чувствительность к технике. Когда целевой белок доступен только в небольших концентрациях, лучший подход будет вторичным, если, который считается более чувствительным, чем дифференциал. [ 2 ] [ 12 ] По сравнению со вторичным (косвенным) иммунофлуоресценцией. [ 1 ]

Второстепенное (косвенное)
[ редактировать ]Вторичная (косвенная) иммунофлуоресценция (SIF) аналогична прямой иммунофлуоресценции, однако методика использует два типа антител, тогда как только один из них имеет конъюгированный флуорофор. Антитело с конъюгированным флуорофором называется вторичным антителом, в то время как неконъюгирование называется первичным антителом. [ 1 ]
Принцип этого метода заключается в том, что первичное антитело, специально связывающееся с эпитопом на молекуле мишени, тогда как вторичное антитело с конъюгированным флуорофором распознает и связывается с первичным антителом. [ 1 ]
Этот метод считается более чувствительным, чем первичная иммунофлуоресценция, потому что множественные вторичные антитела могут связываться с одним и тем же первичным антителом. Увеличенное количество молекул флуорофора на антиген увеличивает количество испускаемого света и, таким образом, усиливает сигнал. [ 1 ] Существуют различные методы для достижения более высокого соотношения флуорофора-антигена, такого как комплекс авидин-биотинов (метод ABC) и помеченный стрептавидин-битин (метод LSAB). [ 15 ] [ 16 ]
Ограничения
[ редактировать ]
Иммунофлуоресценция ограничена только фиксированными (т.е. мертвыми) клетками при изучении структур в клетке, поскольку антитела обычно не проникают в неповрежденные клеточные или субклеточные мембраны в живых клетках, поскольку они представляют собой большие белки. Чтобы визуализировать эти структуры, антигенный материал должен твердо зафиксироваться на его естественной локализации внутри клетки. [ 17 ] Для изучения структур в живых клетках в сочетании с флуоресценцией можно использовать рекомбинантные белки, содержащие флуоресцентные белковые домены, например, зеленый флуоресцентный белок (GFP). GFP-Technique включает в себя изменение генетической информации клеток. [ 18 ] [ 19 ]
Значительной проблемой с иммунофлуоресценцией является фотообесление , [ 12 ] Флуорофоры постоянная потеря способности излучать свет. [ 1 ] Чтобы смягчить риск фотографирования, можно использовать разные стратегии. Сокращая или ограничивая интенсивность, или временной спуск воздействия света, цикл поглощения флуоресцентного света уменьшается, что сохраняет функциональность флуорофоров. Можно также увеличить концентрацию флуорофоров или выбрать более устойчивые флуорофоры, которые демонстрируют устойчивость к фотообесцвечиванию, таким как флюры Alexa , Floors или Dylight Floors . [ 2 ]

Другие проблемы, которые могут возникнуть при использовании методов иммунофлуоресценции, включают автофлуоресценцию , спектральное перекрытие и неспецифическое окрашивание. [ 1 ] [ 2 ] Автофлуоресценция включает в себя естественную флуоресценцию, излучаемую из ткани образца или самой клетки. Спектральное перекрытие происходит, когда флуорофор имеет широкий призрак излучения, который перекрывается с призраком другого флуорофора, что приводит к ложным сигналам. Неспецифическое окрашивание происходит, когда антитело, содержащее флуорофор, связывается с непреднамеренными белками из-за достаточного сходства в эпитопе. Это может привести к ложным положительным. [ 2 ] [ 4 ] [ 1 ]
Достижения
[ редактировать ]Основные улучшения иммунофлуоресценции заключаются в развитии флуорофоров и флуоресцентных микроскопов. Флуорофоры могут быть структурно модифицированы для повышения яркости и фотостабильности, сохраняя при этом спектральные свойства и проницаемость клеток. [ 20 ]

Методы флуоресцентной микроскопии супер разрешения могут создавать изображения с более высоким разрешением, чем те, которые микроскопы, наложенные пределом дифракции . Это позволяет определить структурные детали в ячейке. [ 21 ] Супер-разрешение в флуоресценции, более конкретно, относится к способности микроскопа предотвратить одновременную флуоресценцию соседних спектрально идентичных флуорофоров (спектральное перекрытие). Некоторые из недавно разработанных методов флуоресцентного микроскопа сверхразрешения включают стимулированную микроскопию истощения эмиссии ( STED ), насыщенную микроскопию структурированной иллюминации (SSIM), флуоресцентную фотоактивационную микроскопию (F PALM ) и стохастическую оптическую реконструкционную микроскопию (шторм). [ 22 ]
Примечательные люди
[ редактировать ]- Альберт Хьюетт Кунс (1912-1978), врач , патолог и иммунолог .
- Корнелия Митчелл Даунс (1892–1987), микробиолог и журналист
Смотрите также
[ редактировать ]- Антитела
- Кожные условия с результатами иммунофлуоресценции
- Флуоресценция
- Иммунохимия
- Иммуногистохимия
- Исправление и задержка
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Подпрыгнуть до: а беременный в дюймовый и фон глин час я Дж Odell Id, Cook D (2013-01-01). «Методы иммунофлуоресценции» . Журнал расследования дерматологии . 133 (1): E4. doi : 10.1038/jid.2012.455 . PMID 23299451 .
- ^ Подпрыгнуть до: а беременный в дюймовый и фон глин Джоши С., Ю. Д. (2017), «Иммунофлуоресценция» , базовые научные методы для клинических исследователей , Elsevier, с. 135–150, doi : 10.1016/b978-0-12-803077-6.00008-4 , ISBN 978-0-12-803077-6 Получено 2024-02-14
- ^ Ladner RC (2007-01-01). «Картирование эпитопов антител». Биотехнология и ген -инженерия обзоры . 24 (1): 1–30. Citeseerx 10.1.1.536.6172 . doi : 10.1080/02648725.2007.10648092 . PMID 18059626 . S2CID 34595289 .
- ^ Подпрыгнуть до: а беременный Маркс К.М., Нолан Г.П. (август 2006 г.). «Стратегии химической маркировки для клеточной биологии» . Природные методы . 3 (8): 591–596. doi : 10.1038/nmeth906 . ISSN 1548-7091 . PMID 16862131 . S2CID 27848267 .
- ^ Оуениус Р., Остерлунд М., Линдгрен М., Свенссон М., Олсен О.Х., Перссон Э., Фрескгард По, Карлссон У (октябрь 1999). «Свойства спиновых и флуоресцентных меток на интерфейсе рецепторного лиганда» . Биофизический журнал . 77 (4): 2237–2250. Bibcode : 1999bpj .... 77.2237o . doi : 10.1016/s0006-3495 (99) 77064-5 . PMC 1300504 . PMID 10512843 .
- ^ Hökfelt T (ноябрь 1999). «Нейробиология благодаря микробиологии: наследие Альберта Х. Кунса (1912–1978)» . Бюллетень исследования мозга . 50 (5–6): 371–372. doi : 10.1016/s0361-9230 (99) 00109-4 . PMID 10643440 . S2CID 33618171 .
- ^ Sheng W, Zhang C, Mohiuddin TM, Al-Rawe M, Zeppernick F, Falcone FH, Meinhold-Heerlein I, Hussain AF (2023-02-04). «Мультиплексная иммунофлуоресценция: мощный инструмент в иммунотерапии рака» . Международный журнал молекулярных наук . 24 (4): 3086. doi : 10.3390/ijms24043086 . ISSN 1422-0067 . PMC 9959383 . PMID 36834500 .
- ^ Franke WW, Schmid E, Osborn M, Weber K (октябрь 1978 г.). «Различные нити среднего размера, отличающиеся иммунофлуоресцентной микроскопией» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 75 (10): 5034–5038. Bibcode : 1978pnas ... 75.5034f . doi : 10.1073/pnas.75.10.5034 . PMC 336257 . PMID 368806 .
- ^ Wang H, Lee EW, Cai X, Ni Z, Zhou L, Mao Q (декабрь 2008 г.). «Мембранная топология белка устойчивости к раку молочной железы человека (BCRP/ABCG2), определяемая с помощью эпитопной вставки и иммунофлуоресценции» . Биохимия . 47 (52): 13778–13787. doi : 10.1021/bi801644v . PMC 2649121 . PMID 19063604 .
- ^ Çelik S (январь 2015 г.). «Понимание сложности извлечения антигена метилирования ДНК для измерения на основе иммунофлуоресценции и подхода к оспариванию» . Журнал иммунологических методов . 416 : 1–16. doi : 10.1016/j.jim.2014.11.011 . PMID 25435341 .
- ^ Гримасон А., Смит Х., Паркер Дж., Бухари З., Кэмпбелл А., Робертсон Л. (март 1994 г.). «Применение DAPI и иммунофлуоресценции для усиления идентификации ооцисты Cryptosporidium spp в образцах воды» . Водные исследования . 28 (3): 733–736. Bibcode : 1994watre..28..733g . doi : 10.1016/0043-1354 (94) 90154-6 .
- ^ Подпрыгнуть до: а беременный в дюймовый и Piña R, Santos-Díaz Ai, Orta-Salar-Vazquez AR, Mantelero CA, Acosta-Galea I, Estrada-Mundragon, Prior-Gonzalez M, Martinez-Cruz Ji, Rose-Arellano A (2022-01-26). «Десять подходов, которые улучшают иммуноокрашивание: обзор последних достижений оптимизации иммунофлуоресценции » Международный журнал молекулярных наук 23 (3): 1426. doi : 10.3390/ijms23031426 . ISSN 1422-0067 PMC 8836139 PMID 35163349
- ^ Al-Mughales JA (2022). «Модели антиядерных антител у пациентов с системной волчанкой эритематозой и их корреляция с другими диагностическими иммунологическими параметрами» . Передний иммунол . 13 : 850759. DOI : 10.3389/fimmu.2022.850759 . PMC 8964090 . PMID 35359932 .
Незначительные редакторы деревни Mikael Häggström, Md
- Атрибуция 4.0 International (CC By 4.0) Лицензия - ^ «Иммуногистохимические методы окрашивания» (PDF) . Руководство IHC (шестое изд.). Dako Denmark A/S, компания Agilent Technologies. 2013. Архивировано из оригинала (PDF) 2016-08-03 . Получено 2014-05-14 .
- ^ Im K, Mareninov S, Diaz MF, Yong WH (2019), Yong WH (ред.), «Введение в выполнение иммунофлуоресцентного окрашивания», Biobanking , vol. 1897, Нью-Йорк, Нью-Йорк: Springer New York, pp. 299–311, doi : 10.1007/978-1-4939-8935-5_26 , ISBN 978-1-4939-8933-1 , PMC 6918834 , PMID 30539454
- ^ Yarilin D, Xu K, Turkekul M, Fan N, Romin Y, Fijisawa S, Barlas A, Manova-Todorova K (2015-03-31). «Машинный метод для мультиплексной молекулярной характеристики тканей in situ путем обнаружения иммунофлуоресценции» . Научные отчеты . 5 (1): 9534. BIBCODE : 2015NATSR ... 5E9534Y . doi : 10.1038/srep09534 . ISSN 2045-2322 . PMC 4821037 . PMID 25826597 .
- ^ «Фиксация и пермеабилизация в [sic] иммуноцитохимии/иммунофлуоресценции (ICC/if)» . Novus Biologicals . 2024-02-14 . Получено 2024-02-14 .
- ^ Эрхардт Д (декабрь 2003 г.). «Технология GFP для визуализации живых клеток» . Современное мнение о биологии растений . 6 (6): 622–628. Bibcode : 2003copb .... 6..622e . doi : 10.1016/j.pbi.2003.09.014 . PMID 14611963 .
- ^ Чалфи М (октябрь 1995). «Зеленый флуоресцентный белок». Фотохимия и фотобиология . 62 (4): 651–656. doi : 10.1111/j.1751-1097.1995.tb08712.x . PMID 7480149 . S2CID 3944607 .
- ^ Гримм Дж. Б., английский Б.П., Чен Дж., Слотер Дж.П., Чжан З., Ревякин А., Патель Р., Маклин Дж.Дж., Нормано Д., Сингер Р.Х., Лионнет Т., Лавис Л.Д. (март 2015). «Общий метод улучшения флуорофоров для живых клеток и одномолекулярной микроскопии» . Природные методы . 12 (3): 244–250. doi : 10.1038/nmeth.3256 . ISSN 1548-7091 . PMC 4344395 . PMID 25599551 .
- ^ Huang B, Bates M, Zhuang X (2009-06-02). «Флуоресцентная микроскопия супер-разрешения» . Ежегодный обзор биохимии . 78 : 993–1016. doi : 10.1146/annurev.biochem.77.061906.092014 . PMC 2835776 . PMID 19489737 .
- ^ Leung Bo, Chou KC (2011-09-01). «Обзор флуоресцентной микроскопии супер-разрешения для биологии» . Применяемая спектроскопия . 65 (9): 967–980. BIBCODE : 2011APSPE..65..967L . doi : 10.1366/11-06398 . PMID 21929850 . S2CID 5545465 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- с , заболеваниями аутоиммунными Изображения связанные
- Обзор в Davidson College
- Иммунофлуоресценция в Национальной медицинской библиотеке Медицинской библиотеки США (Mesh)