金標(biāo)法是Faulk和Taylor(1971)提出的,并首先用于免疫電鏡。它是利用膠體金在堿性環(huán)境中帶有負(fù)電的性質(zhì),使其與抗體相吸附,從而將抗體標(biāo)記。當(dāng)用金標(biāo)記的抗體與抗原反應(yīng)時,在光鏡水平膠金液呈現(xiàn)鮮艷的櫻紅色,不需加外進(jìn)行染色。在電鏡水平,金顆粒具有很高的電子密度,清晰可辨。因此,免疫電鏡膠體金標(biāo)記法近年來被成功地應(yīng)用于生物學(xué)的各個方面,并取得了要喜的進(jìn)展,解決了一些過去未能解決的問題,80年代以來似有取代免疫電鏡PAP技術(shù)的趨勢。膠體金標(biāo)記抗體技術(shù)在電鏡水平應(yīng)用有許多優(yōu)點(diǎn):首先,手續(xù)不如PAP法煩瑣,不需用H2O2等損傷微細(xì)結(jié)構(gòu)的處理步驟,對微細(xì)結(jié)構(gòu)的影響較少。其次,金顆粒具有很高的電子密度,在電鏡下金顆粒清晰可辨,易于與其他免疫產(chǎn)物相區(qū)別。因此,金標(biāo)法還可以和PAP法相結(jié)合進(jìn)行雙重或多重染色的超微結(jié)構(gòu)定位。另外,利用不同直徑的金顆粒標(biāo)記不同的抗體,是研究突觸小泡內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)共存的有力工具。由于抗原抗體反應(yīng)部位結(jié)合金顆粒數(shù)量的多少可進(jìn)行粗略的免疫細(xì)胞化學(xué)定量研究。金標(biāo)抗體還可加入培養(yǎng)液中,對培養(yǎng)細(xì)胞內(nèi)抗原進(jìn)行標(biāo)記定位。曾有報告用金標(biāo)記法于細(xì)胞內(nèi)骨架的研究獲滿意的效果。由于金具有強(qiáng)烈的繼發(fā)電子的能力,因此,不僅可以用于透射電鏡的超薄切片觀察,也可以用于掃描電鏡對細(xì)胞表面的抗原、受體進(jìn)行標(biāo)記定位觀察。金標(biāo)液無毒性,對人體無損傷。膠體金及膠體金標(biāo)記物的制備gydjdsj.org.cn見第五章 第3節(jié) 。在原位分子雜交技術(shù)在電鏡水平的應(yīng)用中,膠體金的標(biāo)記術(shù)被科技工作者認(rèn)為是當(dāng)前最理想的標(biāo)記物(詳見第二十章 )。
應(yīng)用于電鏡水平的免疫法,可分為包埋前染色和包埋后染色,由于包埋前染色對細(xì)胞膜的穿透性差,一般只用于細(xì)胞表面的抗原標(biāo)記,如需穿透細(xì)胞膜,則需輔以凍融法或加入Triton X—100、皂素等活性劑,后者會加重細(xì)胞超威結(jié)構(gòu)的破壞,因此,現(xiàn)較普遍采用包埋后染色,現(xiàn)分別介紹如下:
(1)超薄切片厚50~70nm左右,載于200~300網(wǎng)孔的鎳網(wǎng)上。
(2)置1%H2O2內(nèi)10min至1h(視樹脂的硬度和切片的厚度而定),以去鋨酸和增進(jìn)樹脂穿透性,有利抗體進(jìn)入。如切片很薄或于低溫包埋時,此步可省略。操作時,滴入1%H2O2液1滴于蠟板上,將網(wǎng)的載片面輕浮于液滴上。對中樞神經(jīng)系統(tǒng)切片,有主張以1%過碘酸鉀(KIO4)代替H2O2的。
(3)雙蒸水洗3次,每次10min,第1,2次洗法如(2),浮于液滴上,第3次以盛雙蒸水的注射器沿鎳網(wǎng)面沖洗,水流應(yīng)有適當(dāng)壓力,但不宜過高強(qiáng),用濾紙?jiān)诰W(wǎng)緣將水吸干。
(4)浮于正常羊血清(1:50~1:100)滴上,室溫30~60min,以飽和固定劑中的游離醛基占據(jù)非特異性結(jié)合部位。
(5)PBS漂洗3min,洗1次(有人主張不洗)。
(6)濾紙吸干,孵育于第一抗體血清滴上,先室溫預(yù)孵1h,再置于4℃24~36h。
(7)PBS漂洗3min,3次。
(8)PBS(內(nèi)含1%的牛血清白蛋白)pH8.2中,5min,此步為膠體金結(jié)合作準(zhǔn)備。
(9)膠體金標(biāo)記抗體液1:30~1:100,淡紅色為適宜稀釋液,室溫孵育10min至1h。
(10)雙蒸水洗3min,3次。
如作雙重染色,則應(yīng)將鎳網(wǎng)翻過來,用另一類抗體血清,重復(fù)上述步驟(2)~(10)。
(11)5%醋酸鈾(雙蒸水配制)染5min,然后用雙蒸水洗。
(12)枸櫞酸鈾(或醋酸鉛)染色5min,雙蒸水洗凈。
(13)電鏡觀察。
(1)組織經(jīng)過適當(dāng)固定,為增強(qiáng)細(xì)胞穿透性,可在固定液中加入皂角素(Saponin),使其濃度為0.01%,經(jīng)含皂角認(rèn)固定劑處理5~8min后,應(yīng)用0.01mol/l PBS Ph7.4沖洗12h左右,中間換洗3~4次。
(2)組織切片貼于明膠涂抹的坡片上,細(xì)胞可制成混懸液,用離心法操作或制成涂片。
(3)0.05mol/l PBS pH7.4洗3min。
(4)以1:5正常羊血清處理切片30min室溫,以阻斷非特異性吸附。
(5)第一抗體4℃孵育20h后室溫2h或過夜。
(6)0.05mol/l TBS pH7.4洗3min×3。
(7)0.02mol/l TBS pH8.2洗3min×3,為與膠體金結(jié)合作準(zhǔn)備。
(8)再次阻斷非特異性吸附,同(4)。
(9)以金標(biāo)記的第二抗體(工作濃度1:40左右)在室溫下孵育1h。
(10)0.05mol/l TBS pH8.2洗3min。
(11)0.05mol/l TBS pH7.4洗3min×3
(12)1%鋨酸(0.1mol/l PBS溶液)1h。
(13)雙蒸水洗15min。
(14)系列酒精或丙酮脫水,包埋、超薄切片。(15)枸椽酸鉛對照染色。
為增加抗非特異性染色,有的實(shí)驗(yàn)室傾向在TBS中加入1%小牛血清白蛋白(Bovine Serum Albumin, BSA, Sigma)。理想的免疫金染色切片,背景應(yīng)清潔,無殘留的金或其他無機(jī)鹽顆粒,金粒集中在抗原、抗體反應(yīng)部位。要獲得理想的免疫金染色切片,需注意的因素很多,其中主要的如:①抗體血清的高度特異性和親和力;②被檢組織應(yīng)有較高濃度的抗原;③沖洗液的清潔度,沖洗的徹底程度以及整個過程中應(yīng)用的各種器皿的清潔度等;④所有溶液最好用微孔濾過器(milipore filter濾過),濾膜孔徑0.2~0.45μm,所有器皿應(yīng)清潔和專用。整個操作過程應(yīng)在濕盒內(nèi)進(jìn)行,以使載gydjdsj.org.cn/jianyan/網(wǎng)保持濕潤。
在電鏡水平應(yīng)用較為廣泛,因該法具有特異性中、靈敏度高、方法簡便和背景染色淡等優(yōu)點(diǎn)。蛋白A的免疫特異性在第五章 已作了介紹,PAg復(fù)合物制備方法簡便,作為第二抗體,無種屬特異性,可以免去不同種屬動物要制備不同的特異性免疫球蛋白。PAg 復(fù)合物與包埋劑和細(xì)胞成分都極少發(fā)生非特異性的交互作用,蛋白A和金粒間非共價的結(jié)合特性既不影響蛋白A的活性,又能保持高度的穩(wěn)定性,PAg復(fù)合物分子最小易于穿透組織。
(1)膠體金液的制備,應(yīng)用枸椽酸三鈉還原法(見第五章 )。
(2)待標(biāo)記蛋白質(zhì)和金溶液的準(zhǔn)備,同前。注意點(diǎn)是用0.2mol/l K2CO3將金溶液pH調(diào)至5.9~6.2之間。
(3)確定膠體金與蛋白A的結(jié)合用量比例。取一系列盛有0.1ml膠體金液的小玻璃管,分別加入不同量的蛋白A,5min后,再各加0.25ml 10%的NaCl。如加入的蛋白A濃度不夠,不能穩(wěn)住金粒,在電解質(zhì)NaCl的影響下,金粒聚合沉淀,溶液由紅變藍(lán)。選擇能防止溶液由紅變藍(lán)的最低濃度的蛋白A的量作為兩者的結(jié)合比例。以枸椽酸鈉法制成的膠體金每毫升約需要5μg蛋白A來結(jié)合,方能保證其穩(wěn)定性。
(4)膠體金與蛋白A的結(jié)合和純化,依上法測得所需的比例超過10%,即每30ml膠體中加入2mg蛋白A,5min后,加入0.3ml PEG作為穩(wěn)定劑,然后以15000r/min離心45min(不同方法制備的金離心速度不同),略帶紅色的松散的復(fù)合物沉淀即為PAg復(fù)合物。小心棄去上清液,加入PBS沖洗,如上,松散的PAg復(fù)合物置于PBS溶液中,按0.2mg/ml的比例加入聚乙二醇作為穩(wěn)定劑,保存于硅化的玻璃器皿中備用,也有主張將上述PAg復(fù)合物放入3~6ml 5%甘油—0.05%聚乙二醇—0.02%疊氮鈉混合液中,再離心,棄去無色上清液后,收取管底部濃縮純化的PAg復(fù)合物置4℃保存。
據(jù)文獻(xiàn)報告,此PAg復(fù)合物的原液在4℃可保存達(dá)一年之久。
在電鏡技術(shù)的應(yīng)用原則是二步標(biāo)記法,可用于包埋前和包埋后染色。其主要區(qū)別于一般膠體金免疫染色在:①須1%卵白蛋白—PBs (pH7.4)或1%卵白蛋白—0.05mol/l Tris緩沖液(pH7.4)來封閉非特異性的結(jié)合部位,而不是采用羊或其它的動物的正?寡澹?yàn)镻Ag復(fù)合物能夠與正常血清組中的Ig結(jié)合,從而給出假陽性結(jié)果;②在應(yīng)用第一抗血清孵育和PBS沖洗后作第二抗血清即PAg復(fù)合物孵育前的準(zhǔn)備時,應(yīng)用的PBS或TBS的pH應(yīng)變更為pH7.4。在變更這兩步后,其它可參照本節(jié) 中包埋前、后染色法進(jìn)行。也可采用下列步驟進(jìn)行包埋后染色。
(1)載有超薄片的鎳網(wǎng)或金網(wǎng)浮于1%卵白蛋白—PBS液滴上,室溫約5min。
(2)載網(wǎng)不沖洗,直接移至第一抗血清液滴上,在室溫孵育2h或4℃18~24h。
(3)PBS沖洗3min×2次。
(4)將PAg原液稀釋10~20倍,載網(wǎng)浮于該液滴上,室溫孵育1h。
(5)PBS沖洗5min×2次。
(6)5%醋酸鈾水溶液染色,水洗。
(7)枸椽柄鉛染色。
(8)電鏡觀察。
1.單面法以不同直徑的金粒分別標(biāo)記兩種不同的抗體,以間接法先染第一種抗體,洗凈后再染第二抗體。
2.雙面法以不同直徑的金粒標(biāo)記的抗體于鎳網(wǎng)的兩面分另進(jìn)行免疫染色。本法的優(yōu)點(diǎn)是可防止兩種金標(biāo)記的抗體的相互干擾,又可防止第一次應(yīng)用的一抗與其相應(yīng)的抗原相結(jié)合,占據(jù)了空間,第二次應(yīng)用的抗體沒有適合的空間使之與相應(yīng)的抗原相結(jié)合。
3.異種動物抗原—抗體染色法如一抗分別用人與兔抗血清,人抗組織抗原A,兔抗組織抗原B。第二抗體分別以不同直徑金粒標(biāo)記的抗人和兔免疫球蛋白。由于種屬不同,兩種抗血清不會互相干擾,在應(yīng)用一抗和二抗時都可將兩種血清一次混合使用,將四步減少為兩步。
4.金標(biāo)記抗原檢查法(Gold—labelled antigen detection method, GLAD 法)此法是Larson(1977)年首先提出的,應(yīng)用放射性同位素如125I或酶標(biāo)記抗原進(jìn)行染色。先用特異性抗體與組織抗原反應(yīng),標(biāo)記的純抗原又與特異性抗體反應(yīng)。Larson(1980,1981)又在此基礎(chǔ)上提出應(yīng)用膠體金在電鏡水平進(jìn)行雙抗原甚至多抗原定位。GLAD原理是:雙價的Ig抗體分子過量地加到有抗原的組織切片上,使分子的兩個抗原結(jié)合點(diǎn)中有一個結(jié)合到組織抗原上,而另一端可與標(biāo)記金的抗原起反應(yīng)。雙標(biāo)記時,預(yù)先將兩種不同的抗原標(biāo)以不同直徑的金粒,可分別與相應(yīng)的第一抗體相結(jié)合,從而顯示出兩種抗原在組織切片的定位。此法的優(yōu)點(diǎn)是標(biāo)記物所顯示出的組織抗原的部位經(jīng)過兩次選擇,標(biāo)記了抗原只能與相應(yīng)的特異性抗體相結(jié)合而不能與切片中非特異性Ig相結(jié)合,因此具有較高的特異性。但由于使用此法時需備有與欲檢抗原相同的純抗原,并要對不同抗原分別進(jìn)行標(biāo)記,非一般實(shí)驗(yàn)室所能做到,所以至今尚未被廣泛應(yīng)用。
雙面金標(biāo)記法操作程序(Cai et al 1993, 改良自Bendayan et al 1982).
(1)鎳網(wǎng)面A(樹脂包埋)
①蒸餾水沖10min。
②10% H2O2蝕刻10min室溫
③10%正常血清(以0.5mol/l Tris緩沖液pH7.4、含1%BSA和2%Tween20 稀釋,簡稱TBT緩沖液)室溫30min。
④以濾紙吸去多余液體,覆于特異性第一抗體1:500(Tris 緩沖液,pH7.4,含1%BSA和0.1%疊氮鈉)4℃,孵育過夜
⑤徹底清洗,應(yīng)用0.5mol/L Tris緩沖液pH7.2,不含BSA
⑥繼之用0.5mol/L Tris緩沖液pH7.6,含1%BSA沖洗
⑦0.5mol/L Tris緩沖液pH8.2,含1%BSA,室溫孵15min
⑧羊抗兔IgG標(biāo)記以15nm金粒,應(yīng)用0.5mol/l Tris緩沖液pH8.2、含1%BSA稀釋1:40,孵育2h,室溫
⑨0.5mol/L Tris緩沖液pH7.4 沖洗
⑩蒸餾水沖洗
(2)鎳網(wǎng)面B,重復(fù)①~⑩,只在第④時更改另一特異性一抗,在⑧時羊抗兔IgG標(biāo)記以5nm金粒。
(3)鈾鉛雙重染色,電鏡觀察,可見二種不同直徑金粒標(biāo)記。
注意事項(xiàng):①所有溶液均須經(jīng)加有微孔濾紙(0.45μm孔,國內(nèi)外現(xiàn)均有商品提供)的注射器過濾,過濾后直接以注射器沖洗。②濾紙最好用無纖維吸水濾紙。③沖洗在膠金標(biāo)記技術(shù)上是個決定性關(guān)鍵,僅次于抗體血清的純度。筆者的體會是一般應(yīng)漂洗3×5min,以注射器噴水漂洗效果優(yōu)于杯漂洗法,但漂洗水流需與網(wǎng)面平行,勿使水壓破壞切片。
關(guān)于免疫金銀細(xì)胞化學(xué)的原理、試劑配制和光鏡顯示技術(shù)在本書第五章 已作了較詳盡的敘述。免疫金銀細(xì)胞化學(xué)技術(shù)說可應(yīng)用于電鏡水平。一般用于包埋前染色。其主要操作步驟如下:
(1)組織固定振動切片機(jī)切片10~30μm。
(2)人3%正常羊血清,含0.1%Triton X—100 的PBS孵育30min,以封閉非特異性結(jié)合部位
(3)1%硼氫化鈉的PBS孵育30min。
(4)一抗37℃,2h。
(5)PBS含0.1%BSA pH7.4 沖洗3min×3次。
(6)PBS含0.1%BSA pH8.2 沖洗3min×3次。
(7)人10~15nm金標(biāo)羊抗兔抗血清,工作濃度約1:10,37℃孵育45min。
(8)硝酸銀液物理顯影(詳見第五章 第六節(jié) )。
(9)在解剖顯微鏡下取免疫反應(yīng)陽性部位,人1%鋨酸后固定20min,常規(guī)脫水,樹脂包埋。
(10)超薄切片機(jī)切0.1μm左右半薄切片,定位陽性反應(yīng)部位,制超薄切片。如有暗視野微鏡則更有助于定位。在暗視野前景下,金銀粒呈金黃色閃光顆粒,即使微量金銀也可定位,微鏡則更有助于定位。在暗視野前景下,金銀粒呈金黃色閃光顆粒,即使微量金銀也可定位。
(11)鈾—鉛電鏡染色,電鏡觀察。
免疫金銀法敏感度高,金銀顆粒電子密度高,反差強(qiáng);應(yīng)用包埋前染色可先定位陽性反應(yīng)部位再作電鏡超薄切片,獲得陽性反應(yīng)機(jī)率高,特別適用于含微量抗原的部位,如突觸等。其不足是須經(jīng)暗室顯影,手續(xù)較煩雜,包埋前免疫染色易增加非特異性染色。另外,由于單個金粒周圍結(jié)合的銀粒不是固定的,受多種因素影響。因此,電鏡免疫金粒染色法的金粒銀粒計(jì)算不適于做半定量觀察,誤差較大。