IF是一种通过荧光基团标记检测细胞内有机分子,胞内定位及其相互作用关系的成像研究手段。IF实验的核心部分是两种不同组分的组合:
其次是荧光色素,与免疫复合物耦合,可以利用显微镜进行观察目标结构。
图1:图中显示了间接免疫荧光的典型工作流程,上皮细胞粘附在盖玻片上生长。培养后细胞被固定,因此用化学交联剂(如甲醛)将其杀死。再用清洁剂进行透化处理,使抗体穿过细胞膜。用正常血清、奶粉或牛血清白蛋白来进行封闭,可减少抗体与非靶向结构的非特异性结合,从而减少假阳性信号。接下来与一抗进行孵育,特异性识别靶向分子上的表位。在二个培育步骤中,应用荧光耦合二抗,与一抗结合来实现靶向结构的可视化观察。抗体孵育后,用DAPI或Hoechst等嵌入DNA的染料进行细胞核染色。在显微镜载玻片上涂有封固介质(例如Mowiol或Prolong Gold)的盖玻片后,IF即已准备好进行显微镜观察。
直接与间接免疫荧光
根据实验类型的不同,有两种不同的IF变体可以使用:一种是直接IF或一级IF,一种具有特异性的一抗,能够与荧光色素连接用于结合靶向结构并实现直接可视化观察。
二种变体是指间接或二级IF,这种变体需要采用两步式培育。首先,特异性一抗识别靶向结构。然后应用与一抗特异结合的荧光色素耦合二抗。这种特异性是通过引导二抗抵御产生一抗的物种而获得的(见‘抗体和荧光色素’章节)。比较两种IF变体可见两者各有不同的优缺点:
通过耦合一抗和荧光色素,耗时的清洗和培育步骤被省略,所以直接IF比间接IF更快。因此,直接IF更易于处理,适合于在标准IF实验中(例如在临床实践中)对样本进行快速分析。但使用一种功能良好且对其抗原高度敏感的一抗。这同时也是一个缺点,因为荧光耦合和验证的一抗成本较为高昂。此外,每个靶向结构都需要一个单独的一抗,与间接IF相比,抗体与直接IF中的荧光色素的连接限制了设计实验的灵活性。
这种灵活性是间接IF的显著优势之一。通常在IF反应过程中,同一样本都会有几个不同的靶结构需要实现可视化观察,因此为每个靶向分子选择一个离散的荧光色素。
在间接IF中,不同的荧光耦合二抗可以与不同的一抗结合(当然还要考虑到物种的反应性)。相较之下,如果想在直接IF中对靶向结构“玩”颜色组合,则需要为每一种颜色使用单独的一抗。间接荧光的另一个优点是二抗的信号放大。多个二抗分子可与一个一抗结合来实现荧光增强,这意味可减少使用一抗。
间接IF的工作流程可能需要花费更多时间,但由于一抗和二抗能够组合而且整个操作过程的经济性更高,因此间接荧光成为了绝大多数研究人员的方法。
图2:有两种方法通过免疫荧光显示靶向结构:在两种变体中,一种特异的一抗用于识别靶分子上的特定表位。
在此图中,目标分子由几个相同的蛋白质亚单位(=大分子)组成,因此会在每个亚单位上表现出几个相同类型的表位。
为方便简化,此处只描绘了一个表位。
直接IF中,一抗直接连接到荧光色素,在显微镜下观察靶向结构。
间接IF中,荧光耦合二抗在二培育步骤中使用,从而专门对一抗进行标记。因为多个二抗分子可以结合到一个一抗上,所以选择抗体和荧光色素的灵活性更大,并能够进一步放大信号。抗体与荧光ses色素
高质量的IF染色当中,很重要的工具是良好的一抗。同时,几乎每种细胞类型中的每种蛋白质都有一种或几种市售抗体。但此处需要强调若干重要注意事项。
要根据IF染色来做出准确的科学或临床声明,就确保一抗对其目标抗原的特异性。在操作中,研究人员不应完全依赖商业供应商的说明。应根据之前的使用经验以及文献中确认有效的一抗来进行抗体选择。查看制造商网站上的抗体数据表,查看IF染色的可用图片并与自身期望相比较,或者与其他已发布的插图进行比较。注意抗体的克隆号,因为单克隆抗体只与一个表位特异性结合,而多克隆抗体可识别多个表位,因此有可能存在非靶向结构的非特异性标记。所以,特异性较高且性能较优的单克隆抗体通常更昂贵,但也能获得更好的效果。
如希望开展多色间接IF实验,则不同的一抗衍生自不同的物种,以便在之后通过荧光耦合二抗来区分免疫复合体(见表1)。比如,您希望使用小鼠衍生的抗体抗蛋白A、兔衍生的抗体抗蛋白B和大鼠衍生的抗体抗蛋白C来实施IF检查。在选择二抗时记住,每种抗体都只能特定识别一种一抗。此外,在这三种二抗的例子中,荧光色素的波长光谱不同,以便在显微镜分析中辨别荧光信号。如今,可以买到与荧光色素相连的二抗,其波长范围从紫外线到红外线,几乎可以针对任何物种的一抗。因此,研究人员目前仅受到现有显微镜(滤光片组、激发激光器)配置的限制。利用新型的激光器,可以扩展红外一区的信号(图一、二)。
靶向蛋白质
蛋白质 A
蛋白质 B
蛋白质 C
靶向物种
人类
人类
人类
一抗
抗蛋白 A
抗蛋白 B
抗蛋白 C
一抗物种
反应性
小鼠抗人
兔抗人
大鼠抗人
二抗物种
反应性
羊抗小鼠
羊抗兔
羊抗大鼠
荧光色素
激发/发射
490/525 nm
556/573 nm
650/665 nm
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