受测序、质谱和荧光显微镜领域最新进展推动，空间生物学（在组织内部的基因和蛋白质原始位置研究基因和蛋白质）正在帮助解开细胞毗邻关系的奥秘及它们对各个细胞行为的影响。从单份组织样品可以采集的数据的量和种类急剧增长，这种急剧增长正揭示在细胞邻近性、组织和信号转导事件时序之间复杂且持续演变的关系可能怎样影响疾病进展和治疗反应。
研究人员可以如何更有效地利用空间生物学快速回答复杂的生物学问题？一项来自CST 的新型空间生物学技术 SignalStar Multiplex IHC 将灵活、即用型抗体检验组合用于多重免疫组织化学 (mIHC) 实验，大大缩减从测定法设计到数据采集的时间。借助经验证的实验步骤和优化的试剂探究福尔马林固定、石蜡包埋 (FFPE) 组织中多达 8 种靶标的表达，研究人员可以从样本到成像相比其他 mIHC 方法快 70% 生成关键的空间生物学数据。
为何选择多重免疫组织化学进行空间生物学研究？
Multiplex IHC 是一种强大且多功能的空间生物学工具，它允许研究人员通过标记单份组织样品中的多种蛋白质来回答一系列问题。该技术非常适合最大限度从有限的 FFPE 组织采集数据，并且可以提供多种靶标的空间分布模式和表达修饰模式的详细图谱（图 1）。
图 1. 对人胃腺癌组织中的多种蛋白质进行 SignalStar Multiplex IHC 测定分析。在BOND RX 全自动染色机上用 Leica Biosystems 进行染色。
虽然 RNA 分析可以洞悉基因表达，但它不能捕获翻译后修饰 (PTM)，例如磷酸化、糖基化和乙酰化。Multiplex IHC 通过在多种 PTM 的空间背景下同时辨识这些 PTM 克服这些限制，有助揭示生物标记物共表达模式并更全面了解背后的生物学。
利用 mIHC 的空间生物学应用已证明特别可用于了解肿瘤微环境 (TME)，更具体地，了解近邻于肿瘤的组织结构和细胞身份如何影响疾病进展。空间生物学让癌症研究人员提出如下问题：
- 与周围组织相比，肿瘤是否表现出基因与蛋白质表达的异质性？
- TME 中存在哪些免疫细胞？周围组织中是否存在相同的免疫细胞，或者它们系肿瘤独有？
- 免疫细胞是否处于耗尽状态，或它们是否准备好应对癌症？
这些可以使用 mIHC 结合各种空间生物学技术回答的问题与预测患者对癌症免疫疗法的反应相关，因此可能有助于实现未来的个体化医疗。
然而，许多当前的空间生物学成像技术限制取得进展，原因在于测定法设计和抗体检验组合开发、优化、验证和分析所需的方法非常耗时。一些传统的 mIHC 测定法需要使用在不同物种中开发的一抗，这些物种各自则需要自身独特的二抗检测系统。这可能限制一次可标记的标记物的数目，并可能导致交叉反应性问题和背景噪声问题，从而造成难以获得可靠和准确的结果。
此外，伴随替代性染色方法（例如酪酰胺信号放大 (TSA)）的难题包括：
- 实验步骤时间长：每种抗体都需要逐一添加，并且所有试剂都须相互滴定。
- 抗体循环： 抗体循环需求可能导致表位丢失和组织降解，从而降低数据质量。
- 顺序优化： 抗体添加和成像的顺序需要优化，这是一个在抗体检验组合每次变化时都要求重新优化的漫长过程。
- 酪氨酸沉积物：在每个抗体与酪酰胺染色周期中，可能降低酪氨酸残基的可用性，这可能抑制来自后续抗体的额外荧光团沉积，从而导致信号丢失。
为了克服这些限制，许多研究人员花费无数时间设计、优化和验证抗体检验组合，一个可能耗时数周到数月的过程。当鉴定到一个新靶标或研究目标变化时，这个优化和验证过程重新开始。当研究人员利用未对其中将使用某些抗体的应用验证的这些抗体时或试图放大信号时，出现其他难题。
一种测定法性能好坏取决于所用的抗体，无效试剂可能浪费宝贵的组织样品。
SignalStar Multiplex IHC 技术通过提供开箱即用的可定制、灵活且经高度验证的抗体检验组合消除了这些障碍。
空间生物学革命：SignalStar 技术如何工作？
SignalStar Multiplex IHC 是一项用于空间生物学研究的新技术，该技术使用高通量、中重 IHC 测定法，凭借灵活、经高度验证的抗体检验组合同时标记 FFPE 组织中多达 8 种靶标。优化的即用型检验组合可用于探究细胞存在、位置、功能和生物标记物共表达模式。
该技术使用寡核苷酸和荧光团的组合来放大抗体信号，从而允许检测靶标，即便其表达水平低。使用 SignalStar Multiplex IHC Panel Builder，研究人员可以从经 IHC 验证的抗体菜单中选择靶标，并自信地分析有限的珍贵 FFPE 样品。而且，随着研究改变和演进或鉴定到新靶标，SignalStar 抗体和荧光团可以互换，从而允许研究人员切换靶标并快速重新设计检验组合，无需额外的检验组合或实验步骤优化。
使用 CD3ε (D7A6E™) & CO-0001-488 SignalStar™ Oligo-Antibody Pair #92856（绿色）、PD-L1 (E1L3N®) & CO-0005-594 SignalStar™ Oligo-Antibody Pair #28249（黄色）、PD-1 (Intracellular Domain) (D4W2J) & CO-0008-647 SignalStar™ Oligo-Antibody Pair #56837（红色）、Pan-Keratin (C11) & CO-0003-750 SignalStar™ Oligo-Antibody Pair #97227（青色）、TIM-3 (D5D5R™) & CO-00010-488 SignalStar™ Oligo-Antibody Pair #81365（浅粉红色）、LAG3 (D2G4O™) & CO-0026-594 SignalStar™ Oligo-Antibody Pair #34308（橙色）、Tox/Tox2 (E6I3Q) & CO-0016-647 SignalStar™ Oligo-Antibody Pair #67341（洋红色）、CD8α (D8A8Y) & CO-0004-750 SignalStar™ Oligo-Antibody Pair #62750（白色）和 ProLong Gold Antifade Reagent with DAPI #8961（蓝色），对石蜡包埋的人非小细胞肺癌组织进行 SignalStar™ 多重免疫组织化学分析。所有荧光团都被分配了伪彩，如图所示。在 Leica Biosystems 的 BOND RX 自动染色机上进行染色。
凭借利用该技术，可以在数天而非数周或数月内获得空间生物学数据，比其他的传统 mIHC 方法快高达 70%。
要更多了解 SignalStar 以及如何加快空间生物学研究，请下载手册：
科学营销作家兼 CST 博客管理员 Alexandra Foley 对本文的撰写做出了贡献。3-ETC-78401
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