三、ICC在細胞功能研究中的應(yīng)用
形態(tài)學(xué)研究目的之一是揭示組織細胞結(jié)構(gòu)特征及其功能意義。利用ICC顯示給與細胞增殖標(biāo)記物,是組織細胞學(xué)研究中形態(tài)和功能相結(jié)合的重要手段之一。目前常用的細胞增殖標(biāo)記物有4種,Brdu (5—bromo—2--deoxyuridine), DNA polymerase α,PCNA (Proliferating cell nuclear antigen),Ki—67 等,相對應(yīng)的4種單克隆抗體均有商品出售。因組織細胞內(nèi)無內(nèi)源性Brdu存在,所以Brdu應(yīng)用較廣。Brdu為胸腺嘧啶的衍生物,可代替胸腺嘧啶在DNA合成期(S期),活體注射或細胞培養(yǎng)加入,而后利用抗Brdu單克隆抗體,ICC染色,顯示增殖細胞。同時結(jié)合其它細胞標(biāo)記物,雙重染色,可判斷增殖細胞的種類,增殖速度,對研究細胞動力學(xué)有重要意義。
筆者在觀察大鼠小腸上皮細胞增殖、代謝時,一次腹腔注射Brdu(Sigma)4mg/150~200g體重,分別在給藥后1h和1、2、3、5、7天取小腸,應(yīng)用抗Brdu抗體,ICC染色,可見腸上皮細胞從腸腺至絨毛頂端增生移行。在計數(shù)免疫活性細胞研究中,一次注射Brdu后,計數(shù)瞬間進入S期細胞數(shù)或連續(xù)多次注射Brdu,計數(shù)注射Brdu期間進入S期細胞的總和。另外在臨床上,術(shù)前或術(shù)中給與Brdu,判斷腦腫瘤細胞分化程度、惡性度等亦較常用。
摻入雙鏈DNA內(nèi)的Brdu,以氫鏈與腺嘌呤結(jié)合,不能直接與抗Brdu抗體反應(yīng),需經(jīng)解鏈?zhǔn)笲rdu暴露方能被染色。常用的解鏈方法為鹽酸加熱、蛋白酶處理等,使DNA雙鏈部分單鏈化,抗Brdu小鼠單克隆抗體與增殖細胞核內(nèi)的Brdu結(jié)合,再經(jīng)酶標(biāo)抗小鼠IgG抗體孵育、呈色,顯示進入S期細胞的情況。
鹽酸和蛋白酶處理等可引起其它抗原或組織形態(tài)發(fā)生變化。為此,Conchoroff(1985)等制備了一種單克隆抗體(Bu—1),其培養(yǎng)液上清能與雙鏈DNA的Brdu反應(yīng),因為培養(yǎng)液上清中含有DNA酶,可分解雙鏈DNA,顯露Brdu,達到染色目的。筆者采用戊二醛固定后,胃蛋白酶—鹽酸處理,亦得到了良好的染色結(jié)果。簡述染色步驟如下(Matsuna,1989):
(1)冰凍切片/石蠟切片準(zhǔn)備同前。
(2)TBS沖洗,Baker’s液固定10min,室溫。
(3)TBS沖洗,1%戊二醛固定5~10min,室溫。
(4)雙蒸水沖洗,0.006%(冰凍切片)或0.02%(石蠟切片)胃蛋白酶/0.01mol/l HCl,37℃,10min。
(5)雙蒸水沖洗,4N HCl 30min,室溫。
。6)PBS充分沖洗,使切片pH回至中性。
。7)封閉性阻斷劑20min,室溫。
(8)抗Brdu抗體孵育1~2h室溫或4℃過夜。
。9)PBS沖洗,HRP標(biāo)記抗小鼠IgG抗體45min,室溫。
(10)PBS沖洗,DAB/H2O2呈色。
。11)輕度蘇木精復(fù)染,脫水透明,封片同前。分裂增殖細胞核呈棕褐色。
采用雙重或多重染色、觀察何種細胞分裂增殖時,首先應(yīng)染色其它抗原物質(zhì),最后顯示Brdu。通常在第一種抗體呈色后,再經(jīng)1%戊二醛固定5~10min,重復(fù)上述程序,均可獲得較滿意的染色結(jié)果,分裂細胞核呈棕褐色;顯示其它抗原用ALP標(biāo)記抗體,則細胞漿為紅色(FR)或藍色(FB)。
四、 ICC在原位雜交技術(shù)中的應(yīng)用
傳統(tǒng)的ICC法主要用于檢測組織細胞中含有何種物質(zhì),根據(jù)該物質(zhì)的作用,推測其組織細胞生理、病理意義。但該物質(zhì)來自何處,是否是陽性細胞合成往往較難判斷,結(jié)合免疫電鏡及雙重染色等方法,在某種程度上,有助于推斷該物質(zhì)的來源。然而通常ICC法顯示的是組織細胞已經(jīng)合成的物質(zhì)(過去時),本身不能說明陽性組織細胞目前的功能狀態(tài),亦無法預(yù)測細胞將合成何種物質(zhì),發(fā)揮什么功能,因此,單純的ICC法存在著被動性。
近年來,ICC法與原位雜交技術(shù)結(jié)合,使細胞內(nèi)活性DNA可視化,直接顯示某染色體上,何種基因活性化或非活性化,描述組織細胞現(xiàn)在的狀態(tài),同時亦可預(yù)知未來組織細胞將合成何種物質(zhì),發(fā)揮哪些功能等,直接觀察組織細胞的時空改變,這在病理生理研究中有著重要意義,為形態(tài)學(xué)研究開辟了令人矚目的前景。
眾所周知,機體內(nèi)不同的蛋白質(zhì)發(fā)揮其特定的功能,與其氨基酸序列密切相關(guān),而它的氨基酸序列又是DNA通過mRNA轉(zhuǎn)錄控制的。因此檢測該DAN/mRNA的分布,可判斷組織細胞的功能狀態(tài)。為在組織細胞水平檢測DNA/mRNA等一定堿基序列的核酸存在與否,Gall(1969)等建立了原位雜交方法(詳見第二十章 )。
在檢測某種特定的蛋白質(zhì)在哪一類細胞內(nèi)合成時,常常應(yīng)用連續(xù)切片或鏡影切片,原位雜交法顯示合成該蛋白質(zhì)的mRNA,ICC法染色其蛋白質(zhì)抗原,二者存在于同一細胞時,具有較強的說服力。同一切片進行上述雙重染色時,原位雜交步驟中,大多數(shù)抗原物質(zhì)的抗原性往往易被破壞,所以最好在ICC染色后再進行原位雜交染色。ICC染色中,抗體內(nèi)含有RNase等可能破壞細胞內(nèi)的mRNA,為此應(yīng)選用精制IgG抗體,并加入500u/ml肝素抑制RNase。肝素系酸性多糖,其化學(xué)性質(zhì)與核酸類似,能夠與以核酸為底物的酶(RNase)結(jié)合,從而保護mRNA免受破壞。另外,ICC染色以DAB呈色時,核酸探針易吸附于DAB產(chǎn)物上,需注意。
近年隨著細胞工程的進步,ICC、原位雜交技術(shù)將在細胞生物學(xué)、組織學(xué)、遺傳學(xué)、病毒學(xué)、臨床疾病診斷等各個領(lǐng)域,得到更廣泛地應(yīng)用。