量子點免疫熒光組織化學(Quantum Dots based Immunohistochemistry, QD-IHC)又稱量子點免疫熒光細胞化學,是根據抗原—抗體特異性結合的原理,用量子點標記特異性抗體作為探針,檢測組織或細胞中抗原性物質的一種技術。量子點免疫熒光組化技術主要有直接法和間接法:直接法是以量子點標記一抗孵育標本以檢測其中的抗原成分;間接法則先后加入一抗和量子點標記二抗,形成抗原—一抗—二抗復合體以達到檢測該抗原的目的,該法因二抗的放大作用而具有更高的敏感性。
量子點,又稱為納米晶,是一種由II-VI族或III-V族元素組成的納米顆粒,其粒徑介于1~10nm之間。由于電子和空穴被量子限域,連續的能帶結構變成具有分子特性的分立能級結構,受激后可發射熒光。它具有以下主要性質:(l)量子點的發射光譜可通過改變量子點的尺寸和化學組分來控制,波長覆蓋整個可見光區;(2)量子點具有很好的光穩定性,與最常用的有機熒光材料“羅丹明6G”相比,其熒光強度高20倍,穩定性高100倍以上;(3)量子點具有寬的激發譜和窄的發射譜,可以實現一元激發,多元發射,且多色量子點間不出現光譜交疊;(4)量子點具有較大的斯托克斯位移,可以避免發射光譜與激發光譜的重疊;(5)生物相容性好,量子點經過各種化學修飾之后,可以進行特異性標記;(6)量子點的熒光壽命長。有機熒光染料的熒光壽命一般僅為幾納秒(這與很多生物樣本的自發熒光衰減的時間相當),而量子點的熒光壽命可持續數十納秒(20ns∽50ns),這使得光激發后,大多數生物自發熒光已經衰變,而量子點熒光仍然存在,此時即可得到無背景干擾的熒光信號。
與傳統的染料分子相比,量子點具有多種優勢,是一種理想的熒光探針。比如可承受多次激發和光發射;持久的穩定性可以讓研究人員更長時間地觀測細胞和組織;量子點色彩豐富,可觀察生物體系的復雜性。量子點特殊的光學性質使得它在生物化學、分子生物學、細胞生物學、基因組學、蛋白質組學、藥物篩選、生物大分子相互作用等研究中有極大的應用前景。
圖2 量子點的組成及其性質
1. 標本準備
①石蠟包埋組織切片:由病理室常規處理
②冰凍組織切片:由病理室常規處理
③細胞爬片:將無菌蓋玻片置于六孔板中,接種細胞,待細胞生長達到60%以上后取出玻片,4%多聚甲醛固定2 h。
2. 試劑準備
①抗體選擇
單克隆抗體針對單一表位,具有較高的特異性,但在該表位破壞后將得不到陽性結果;多克隆抗體表位針對多個表位,可避免單克隆抗體的缺點,但是可能出現非特異性雜交。因此,不論選擇單克隆還是多克隆抗體,最好同時購買兩個貨號的抗體,購買抗體時一定要明確是能夠做IHC的抗體,抗體說明書上必須有IHC測試結果。如果該分子文獻報道較多,可選擇文獻上常用的經典抗體。
②一抗與二抗
通常一抗有小鼠、大鼠、兔、人和豚鼠等動物源性;常規二抗包括羊抗鼠、羊抗兔、羊抗人、兔抗鼠、兔抗人等。
③量子點QD610nm
QD610nm激發波長為UV<400nm;發射波長610nm。
④其他試劑
二甲苯、無水乙醇、蘇木素、中性封片樹脂、檸檬酸鈉
3. 抗體特異性驗證
所有免疫組化抗體均須Western blot驗證抗體特異性,并需免疫熒光實驗驗證抗原定位。
4. 耗材準備
免疫組化筆或者蠟筆、蓋玻片、載玻片
5. 溶液配制
①磷酸鹽緩沖液(PBS)
10×PBS母液配制
NaCl 72 g
Na2HPO4·12H2O 37.3 g
KH2PO4 4.3g
加蒸餾水至1000 ml,充分混勻貯存。
使用時用蒸餾水10倍稀釋,調整pH值至7.3—7.4。
②檸檬酸抗原修復液
抗原修復使用檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖液,配方如下:
稱取檸檬酸10.5 g,溶于500 ml蒸餾水;稱取Na2HPO4·12H2O 57.3g,溶于800 ml蒸餾水。分別量取358 ml檸檬酸溶液和642 ml Na2HPO4溶液,充分混勻后調整pH值至6.0,即得2×母液,貯存備用。
③1%鹽酸酒精
濃鹽酸與75%酒精按照1:99比例混合,充分混勻。
1. 組織片脫蠟水化
①將組織片依次放入3個裝有二甲苯溶液的玻璃缸中浸泡,每缸15 min。
②依次放入2個裝有無水乙醇的玻璃缸,每缸5 min。
③依次放入2個裝有95%乙醇的玻璃缸,每缸5 min。
④依次放入90%乙醇、85%乙醇、75%乙醇的玻璃缸,每缸2 min,取出。
⑤放入自來水、蒸餾水的玻璃缸中清洗,重復3次。
2. 抗原修復
將切片浸入1×檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖液中,高壓煮沸后繼續加熱2 min,然后停止加熱讓切片自然冷卻。
注意:抗原修復過度或不足,均會影響最終染色結果。切片驟冷可致脫片,必須自然冷卻!
3. 封閉內源性過氧化氫酶
①放入3% H2O2溶液的玻璃缸中,浸泡15 min。
②放入蒸餾水的玻璃缸中清洗,重復3次。
③放入PBS緩沖液的玻璃缸中,浸泡5 min。
4. 抗原抗體反應
①甩去PBS余液,將組織片平輔在濕盒中,加正常山羊血清1滴20 μl(根據組織大小調整用量),28℃放置20 min,甩干。
②直接法:加稀釋好的量子點標記一抗;間接法:加稀釋好的一抗1滴(20~50 μl,根據組織塊大小進行調整),置于濕盒4℃過夜。
③置PBS緩沖液的玻璃缸中,緩慢振蕩清洗5 min,更換PBS緩沖液,同法操作4次,甩干。
④間接法:量子點標記的二抗20~50 μl(根據組織塊大小進行調整),放置濕盒,37℃放置20 min。
⑤置PBS緩沖液的玻璃缸中,緩慢振蕩清洗5 min,更換PBS緩沖液,同法操作3次,甩干。
5. 熒光顯微鏡下進行觀察
將直接法與間接法熒光染色的切片至于熒光顯微鏡下觀察,選擇激發波長為UV<400nm,發射波長為600nm。