การย้อมสีเทตราเมอร์เป็นกระบวนการโฟลว์ไซโตเมทรีที่ใช้โปรตีนเทตราเมอร์ เพื่อตรวจจับและหาปริมาณ เซลล์ Tที่จำเพาะต่อแอนติเจน ที่กำหนด ภายในตัวอย่าง (เช่น เลือด น้ำไขสันหลัง) ^{[ 1 ]}เทตราเมอร์ที่ใช้ในการทดสอบประกอบด้วย โมเลกุล คอมเพล็กซ์ความเข้ากันได้ทางเนื้อเยื่อหลัก (MHC) สี่โมเลกุล ซึ่งพบได้บนพื้นผิวของเซลล์ส่วนใหญ่ในร่างกาย^{[ 2 ]}เซลล์สร้างโมเลกุล MHC ที่มีเปปไทด์เพื่อแสดงผลิตภัณฑ์ที่เซลล์เหล่านั้นสร้างขึ้น หน้าที่สำคัญอย่างหนึ่งของการนำเสนอ MHC คือการสื่อสารการมีอยู่ของไวรัส แบคทีเรีย การกลายพันธุ์ของมะเร็ง หรือแอนติเจนอื่นๆ ในเซลล์ หากตัวรับเซลล์ T จดจำเปปไทด์ที่นำเสนอโดยโมเลกุล MHC การขยายตัวของเซลล์ T นั้นจะเกิดขึ้น เทตราเมอร์ MHC ได้รับการออกแบบทางชีววิศวกรรมเพื่อนำเสนอเปปไทด์เฉพาะที่สามารถใช้ระบุเซลล์ T ที่มีตัวรับที่ตรงกับเปปไทด์นั้นได้ เทตราเมอร์จะถูกติดฉลากด้วยฟลูออโร ฟอ ร์ทำให้สามารถวิเคราะห์เซลล์ T ที่จับกับเทตรา เมอร์ได้ด้วยโฟลว์ไซโตเมท รี^{[ 3 ]}การหาปริมาณและการคัดแยกเซลล์ T ด้วยโฟลว์ไซโตเมทรีช่วยให้นักวิจัยสามารถตรวจสอบการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันต่อการติดเชื้อไวรัสและการให้วัคซีน ตลอดจนการทำงานของเซลล์ T ที่จำเพาะต่อแอนติเจน^{[ 4 ]} โดยทั่วไป หาก ระบบภูมิคุ้มกันของบุคคลใดเคยเผชิญกับเชื้อโรคบุคคลนั้นจะมีเซลล์ T ที่มีความจำเพาะต่อเปปไทด์บางชนิดบนเชื้อโรคนั้น หากการย้อมสีเทตราเมอร์ที่จำเพาะต่อเปปไทด์ก่อโรค (เช่น นิวคลีโอโปรตีน (NP) ของไวรัสไข้หวัดใหญ่สายพันธุ์ A) ให้ผลบวก แสดงว่ามีการขยายตัวของเซลล์ T ที่จำเพาะต่อไวรัสไข้หวัดใหญ่สายพันธุ์ A ในบุคคลนั้น^{[ 5 ]}

วิธีการนี้ได้รับการตีพิมพ์ครั้งแรกในปี 1996 โดยห้องปฏิบัติการที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด^{[ 6 ]}ความพยายามก่อนหน้านี้ในการหาปริมาณเซลล์ T ที่จำเพาะต่อแอนติเจนเกี่ยวข้องกับการทดสอบการเจือจางแบบจำกัดที่มีความแม่นยำน้อยกว่า ซึ่งประมาณจำนวนเซลล์ T ได้ต่ำกว่าระดับจริงถึง 50-500 เท่า^{[ 7 ] [ 8 ]}การย้อมสีโดยใช้โมโนเมอร์ MHC ที่ละลายได้ ก็ไม่ประสบความสำเร็จเช่นกัน เนื่องจากความสัมพันธ์ในการจับที่ต่ำของตัวรับเซลล์ T และโมโนเมอร์เปปไทด์ MHC เตตระเมอร์ MHC สามารถจับกับตัวรับได้มากกว่าหนึ่งตัวบนเซลล์ T เป้าหมาย ส่งผลให้ความแข็งแรงในการจับโดยรวมเพิ่มขึ้นและอัตราการแยกตัวลดลง^{[ 4 ]}

โดยทั่วไปแล้ว การย้อมสีเทตราเมอร์จะใช้ในการวิเคราะห์ประชากรเซลล์ทีลิมโฟไซต์ ที่เป็นพิษต่อเซลล์ (CTL) ^{[ 9 ]} CTL ยังถูกเรียกว่าเซลล์ที CD8+ เนื่องจากมี ตัวรับร่วม CD8ที่จับกับโมเลกุล MHC คลาส I เซลล์ส่วนใหญ่ในร่างกายแสดงโมเลกุล MHC คลาส I ซึ่งมีหน้าที่ในการประมวลผลแอนติเจนภายในเซลล์และนำเสนอที่พื้นผิวของเซลล์ หากเปปไทด์ที่ถูกนำเสนอโดยโมเลกุล MHC คลาส I เป็นสิ่งแปลกปลอม เช่น มาจากโปรตีนของไวรัสแทนที่จะเป็นโปรตีนของเซลล์เอง CTL ที่มีตัวรับที่ตรงกับเปปไทด์จะทำลายเซลล์นั้น^{[ 2 ]}การย้อมสีเทตราเมอร์ช่วยให้สามารถมองเห็น วัดปริมาณ และคัดแยกเซลล์เหล่านี้ได้โดยใช้โฟลว์ไซโตเมทรี ซึ่งมีประโยชน์อย่างมากในด้านภูมิคุ้มกันวิทยาสามารถติดตามประชากรเซลล์ทีได้ตลอดระยะเวลาของการติดเชื้อไวรัสหรือหลังจากการฉีดวัคซีน การย้อมสีเทตราเมอร์ยังสามารถใช้ร่วมกับการทดสอบการทำงาน เช่นELIspotซึ่งตรวจจับจำนวน เซลล์ที่หลั่ง ไซโตไคน์ในตัวอย่างได้^{[ 9 ]}

โมเลกุล MHC tetramer ที่พัฒนาขึ้นในห้องปฏิบัติการสามารถเลียนแบบคอมเพล็กซ์นำเสนอแอนติเจนบนเซลล์และจับกับทีเซลล์ที่รู้จักแอนติเจนนั้นได้ โมเลกุล MHC คลาส I ประกอบด้วยสายโซ่หนัก α ที่มีความหลากหลายทางพันธุกรรมซึ่งเชื่อมโยงกับสายโซ่เบาเบตา-2 ไมโครโกลบูลิน (β2m) ที่ไม่เปลี่ยนแปลง แบคทีเรีย Escherichia coliถูกใช้ในการสังเคราะห์สายโซ่เบาและสายโซ่หนักเวอร์ชันที่สั้นลงซึ่งรวมถึง แท็กการจดจำกรดอะมิโนไบโอ ติน 15 ตัว สายโซ่ MHC เหล่านี้จะถูกไบโอติไนเลชันด้วยเอนไซม์ BirA และพับตัวใหม่ด้วยเปปไทด์แอนติเจนที่สนใจ ไบโอตินเป็นโมเลกุลขนาดเล็กที่สร้างพันธะที่แข็งแรงกับโปรตีนอีกชนิดหนึ่งที่เรียกว่าสเตรปตาไวดีน สเตรปตาไวดีนที่ติดแท็กฟลูออโรฟอร์จะถูกเพิ่มเข้าไปในโมโนเมอร์ MHC ที่สร้างขึ้นทางชีววิศวกรรม และปฏิกิริยาระหว่างไบโอตินกับสเตรปตาไวดีนจะทำให้โมโนเมอร์ MHC สี่ตัวจับกับสเตรปตาไวดีนและสร้างเป็น tetramer เมื่อผสมเทตราเมอร์กับตัวอย่างเลือด เทตราเมอร์จะจับกับทีเซลล์ที่แสดงตัวรับเฉพาะแอนติเจนที่เหมาะสม เทตราเมอร์ MHC ใดๆ ที่ไม่ได้จับจะถูกชะล้างออกจากตัวอย่างก่อนที่จะนำไปวิเคราะห์ด้วยโฟลว์ไซโตเมตรี^{[ 9 ]}

ความก้าวหน้าล่าสุดในโมเลกุล MHC รีคอมบิแนนท์ทำให้การสร้างสารประกอบเชิงซ้อนเปปไทด์ MHC และการสร้างมัลติเมอร์ในภายหลังเป็นไปได้ง่ายขึ้น สูตรที่มีกิจกรรมสูงของโมเลกุล MHC คลาส I หลากหลายชนิด^{[ 10 ]}ในปัจจุบันทำให้ผู้ใช้ที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญสามารถสร้างสารประกอบเชิงซ้อนเปปไทด์-MHC แบบกำหนดเองได้ทุกวันในห้องปฏิบัติการใดก็ได้โดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์พิเศษ

นอกจากนี้ยังมีการพัฒนาเทตราเมอร์ที่จับกับทีเซลล์ช่วย^{[ 9 ]}ทีเซลล์ช่วยหรือทีเซลล์ CD4+ จะแสดงโครีเซปเตอร์CD4 พวกมันจะจับกับโมเลกุล MHC คลาส IIซึ่งจะแสดงเฉพาะใน เซลล์ นำเสนอแอนติเจน แบบมืออาชีพ เช่น เซลล์เดนดริติกหรือแมโครฟาจ โมเลกุล MHC คลาส II นำเสนอแอนติเจนนอกเซลล์ ทำให้ทีเซลล์ช่วยสามารถตรวจจับแบคทีเรีย^{[ 11 ]}เชื้อรา และปรสิตได้^{[ 2 ]}การใช้เทตราเมอร์ MHC คลาส II กำลังเป็นที่นิยมมากขึ้น แต่เทตราเมอร์เหล่านี้สร้างได้ยากกว่าเทตราเมอร์คลาส I และพันธะระหว่างทีเซลล์ช่วยกับโมเลกุล MHC ก็อ่อนแอกว่ามาก^{[ 9 ] [ 12 ]}

เซลล์ Natural killer T (NKT cells) สามารถมองเห็นได้ด้วยเทคโนโลยีเทตราเมอร์ เซลล์ NKT จับกับโปรตีนที่นำเสนอแอนติเจนลิพิดหรือไกลโคลิพิด^{[ 13 ]}คอมเพล็กซ์นำเสนอแอนติเจนที่เซลล์ NKT จับนั้นเกี่ยวข้องกับ โปรตีน CD1ดังนั้นเทตราเมอร์ที่ทำจาก CD1 จึงสามารถใช้ย้อมสีเซลล์ NKT ได้^{[ 9 ]}

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีเทตราเมอร์ในช่วงแรกมุ่งเน้นไปที่การตอบสนองภูมิคุ้มกันที่เกิดจากเซลล์ต่อ การติดเชื้อ HIVเทตราเมอร์ MHC ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อนำเสนอแอนติเจนของ HIV และใช้เพื่อหาเปอร์เซ็นต์ของ CTL ที่จำเพาะต่อแอนติเจนของ HIV เหล่านั้นในตัวอย่างเลือดของผู้ป่วยที่ติดเชื้อ ซึ่งนำมาเปรียบเทียบกับผลการทดสอบความเป็นพิษต่อเซลล์และ ปริมาณไวรัส RNA ในพลาสมา เพื่อระบุลักษณะการทำงานของ CTL ในการติดเชื้อ HIV CTL ที่จับกับเทตราเมอร์จะถูกคัดแยกไปยังหลุม ELIspot เพื่อวิเคราะห์การหลั่งไซโตไคน์^{[ 14 ]}

การศึกษาวิจัยอีกชิ้นหนึ่งใช้คอมเพล็กซ์ MHC tetramer เพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพของ วิธีการส่งมอบ วัคซีน ไข้หวัดใหญ่ หนูได้รับการฉีดวัคซีนไข้หวัดใหญ่ทางใต้ผิวหนังและทางจมูก และใช้การย้อมสี tetramer ร่วมกับการวิเคราะห์ด้วยโฟลว์ไซโตเมตรีเพื่อหาปริมาณ CTL ที่จำเพาะต่อแอนติเจนที่ใช้ในวัคซีน ซึ่งทำให้สามารถเปรียบเทียบการตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน (จำนวนเซลล์ T ที่กำหนดเป้าหมายไวรัส) ในวิธีการส่งมอบวัคซีนสองวิธีที่แตกต่างกันได้^{[ 15 ]}