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公司动态

如何实现低丰度靶标的可视化与多重免疫荧光的高效信号放大?

2026-06-15

在免疫组织化学和免疫荧光实验中,检测低丰度表达的靶蛋白或进行多重标记时,传统的荧光二抗标记方法往往面临信号强度不足、背景噪音高或抗体交叉反应的限制。酪胺信号放大(Tyramide Signal Amplification, TSA)技术通过在抗原-抗体结合位点进行催化沉积反应,实现信号强度数倍至数十倍的增强。信号放大液(TSA荧光染料反应液)作为该技术的核心组分,包含浓缩型荧光染料和专用缓冲体系,能够在辣根过氧化物酶(HRP)的催化下,将非活化状态的荧光素底物转化为高反应活性的自由基,并共价结合于蛋白质酪氨酸残基,形成高密度荧光沉积,从而显著提升检测灵敏度,实现单细胞水平的多重蛋白共定位分析。


TSA信号放大原理示意图

酪胺信号放大的化学原理是什么?

TSA技术基于HRP催化的酪胺(Tyramide)自由基反应机制:

1

活化过程

信号放大液中的荧光染料以酪胺分子为骨架,连接荧光基团形成非活化底物。在H?O?存在下,HRP(通常通过多聚HRP二抗或链霉亲和素-HRP偶联物定位于靶标位置)催化酪胺底物氧化,生成高反应活性的酪胺自由基。

2

沉积过程

活化的酪胺自由基具有极高的反应活性,能够迅速与邻近的蛋白质酪氨酸残基形成共价键,实现荧光染料的定点沉积。由于每个HRP分子可以催化多个酪胺分子沉积,且沉积的荧光分子本身具有HRP样活性(某些体系),形成级联放大效应,最终在每个抗原位点沉积数百至数千个荧光分子,实现信号强度的指数级放大。


TSA工作流程示意图

如何优化信号放大液的稀释比例?

信号放大液的稀释比例(荧光染料与缓冲液的体积比)直接影响信噪比和实验成败,需根据一抗孵育条件进行精准优化:

稀释比例范围

标准稀释比例为1:100(荧光染料:TSA缓冲液),但最佳范围通常在1:50至1:400之间,需根据以下因素调整:

常温(室温)孵育1-3小时

一抗结合量相对较少,建议使用较高浓度染料(1:50至1:200稀释),以确保足够信号强度

4°C过夜孵育(12-16小时)

一抗结合充分且特异性高,建议使用较低浓度染料(1:200至1:400或更高稀释),避免过度标记导致背景升高

预实验验证策略

由于不同组织切片的抗原丰度差异显著,建议在正式实验前进行预实验:

  1. 按推荐比例(如1:100)配制反应液,滴加于样品,室温反应1分钟
  2. PBS洗涤后显微镜下观察染色效果
  3. 若阳性信号弱,可继续滴加荧光染料加强染色强度直至合适强度;若背景过高,则需提高稀释比例或缩短反应时间

在多重免疫荧光实验中如何应用?

TSA信号放大技术是多重免疫荧光(mIF)的核心支撑技术,通过顺序染色策略实现同一切片上多达5-8种靶标的同时检测:

顺序染色流程

1

第一轮染色:一抗A → 多聚HRP二抗 → TSA荧光染料(如Opal 520,绿色)

2

抗体洗脱:通过微波处理或抗体剥离液去除已结合抗体(保留荧光沉积)

3

第二轮染色:一抗B → 多聚HRP二抗 → TSA荧光染料(如Opal 570,黄色)

4

重复循环:依次完成所有靶标染色,最后进行DAPI核染

技术优势

  • 单色种独立:每种靶标使用不同光谱的TSA染料,避免传统方法中抗体种属交叉限制
  • 信号强度高:即使低丰度靶标也能获得清晰信号
  • 背景低:共价结合确保荧光信号精准定位于抗原位点


多重免疫荧光染色效果对比

如何建立标准化操作流程?

前期准备

切片或芯片样本完成常规脱蜡、水化、抗原修复和一抗孵育步骤。

信号放大阶段

  1. 二抗孵育:完成多聚HRP二抗(注意:需使用HRP标记的二抗或聚合物)孵育,PBS洗涤三次,每次5分钟,彻底去除未结合二抗
  2. 反应液配制:按优化比例(如1:100)混合浓缩型荧光染料与TSA缓冲液,现配现用,避光操作
  3. 室温反应:滴加配制好的TSA反应液均匀覆盖组织,室温避光反应1-15分钟(最佳时间5-10分钟)

    时间控制:反应时间过短导致信号弱,过长则背景升高,需根据靶标丰度优化

  4. 充分洗涤:PBS洗涤三次,彻底去除未沉积的游离荧光染料(此步骤对降低背景至关重要)

后续步骤

  • 如需进行下一轮多重染色,需先进行抗体洗脱(微波处理或专用洗脱液),保留荧光信号,然后重复上述流程
  • 最后使用含DAPI的抗淬灭封片剂封片,进行共聚焦或荧光显微镜观察


多重免疫荧光TSA技术流程

使用中的关键注意事项

避光操作

TSA荧光染料对光敏感,从配制到染色全程需避光(使用铝箔包裹或暗室操作),防止荧光淬灭。

HRP活性控制

  • TSA反应前必须充分洗涤去除未结合的HRP二抗,否则会导致非特异性背景
  • 确保一抗和二抗孵育后洗涤彻底,这是降低背景的关键

反应时间优化

  • 首次使用:建议设置时间梯度(1min、5min、10min、15min)寻找最佳平衡点
  • 高丰度靶标:缩短反应时间(1-5min),避免信号过饱和
  • 低丰度靶标:延长反应时间(10-15min),必要时提高染料浓度

与其他方法的兼容性

  • TSA技术可与传统免疫荧光结合使用,但需注意光谱重叠
  • 对于不含HRP标记的抗体体系,需先通过生物素-链霉亲和素-HRP或聚合物-HRP二抗引入HRP酶

安全性

操作时应穿实验服并佩戴一次性手套,避免荧光染料直接接触皮肤。废液按实验室化学废液规范处理。

通过精准优化信号放大液的稀释比例和反应条件,研究人员能够在单张组织切片上实现多至7-9色荧光标记,深入解析肿瘤微环境中的免疫细胞浸润、细胞间相互作用及信号通路激活状态,为精准医学研究提供高维度的空间生物学信息。

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