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En el presente estudio, se utilizó inmunomarcaje mediado por QD para mostrar claramente la localización subcelular de Sigmar1. Usando QD, la localización de Sigmar1 en la membrana mitocondrial, especialmente la membrana mitocondrial interna, se representó en el tejido cardíaco. Además, también se encontró que Sigmar1 estaba localizado en retículo sarcoplásmico/endoplásmico (S/ER) y lisosomas a nivel ultraestructural, como se muestra en la Figura 2A-D.
Un paso crítico en este protocolo es el paso de grabado o desenmascaramiento de antígenos utilizando una solución de metaperiodato de sodio altamente concentrada para desenmascarar el antígeno después de la fijación y osmicación de glutaraldehído. Este protocolo utilizó un tratamiento único con una alta concentración (5%) de metaperiodato de sodio durante 30 min a temperatura ambiente. Se necesita un cuidado adicional en este paso, ya que una mayor duración o mayor concentración para la incubación de metaperiodato de sodio dará como resultado la agregación de estructuras, la pérdida de la definición de membrana para los orgánulos y causará perforaciones en la sección, lo que dificultará la visualización de la proteína o la estructura. Alternativamente, también se puede usar una concentración más baja de solución de metaperiodato (3%) en dos pasos durante 30 minutos en lugar de metaperiodato al 5%. Los estudios han demostrado que esta opción exhibe resultados similares a los de la solución de metaperiodato al 5% para la incubación de un paso y 30 minutos. Sin embargo, una solución de metaperiodato al 3% durante 30 min de incubación durante dos veces proporciona un mejor control sobre el proceso26,27,28. Inicialmente, este protocolo utilizó la incubación de las secciones con solución de metaperiodato al 10% durante 30 min. Sin embargo, debido a demasiadas perforaciones creadas en la sección de tejido por esta concentración, la concentración final y la duración de la incubación de la solución de metaperiodato se disminuyeron y se optimizaron al 5% durante 30 min.
Otro paso requirió la optimización del tiempo de fijación con glutaraldehído. La fijación subóptima de los tejidos da como resultado un etiquetado QD inadecuado, mientras que la fijación excesiva de los tejidos da como resultado un etiquetado no específico más alto. Por lo tanto, se debe considerar cuidadosamente la determinación y titulación de un nivel óptimo de fijación tisular para el etiquetado adecuado y específico de las proteínas. En este método utilizando tejidos cardíacos, el tiempo de fijación con glutaraldehído se tituló utilizando 24 h y 48 h como puntos de tiempo. A partir de las imágenes de tinción de las secciones fijadas para ambos puntos temporales, se encontró que las secciones fijadas durante 24 h mostraron mejores resultados. Hasta la fecha, los nanocristales QD están disponibles en múltiples tamaños, incluidos 525, 565, 585, 605, 655 y 705 nm11,29. Cada uno de estos QD tiene sus propios espectros de emisión y emite fluorescencia a diferentes longitudes de onda. Además, estos QD disponibles comercialmente de diferentes tamaños muestran diferentes formas; por ejemplo, QD 525, 565 y 585 son virtualmente esféricos con diferentes tamaños, mientras que QD 605, 655 y 705 son irregulares de forma oblonga. De estos diferentes nanocristales QD, QD 525, 565 y 655 son fácilmente distinguibles entre sí11,29. Estas diferencias en los espectros y formas de emisión hacen de QD un gran candidato para el etiquetado múltiple de proteínas y la visualización por fluorescencia y microscopía electrónica. En este estudio, se utilizó un QD disponible comercialmente, QD 655, para etiquetar la proteína Sigmar1 para distinguirla de cualquier fondo no específico en las secciones teñidas.
Otra contraparte de QD para el etiquetado de proteínas en microscopía de alta resolución es la partícula de inmunooro. Las partículas de inmunooro se utilizan tradicionalmente para etiquetar proteínas para microscopía de alta resolución. Estas partículas de oro son altamente densas en electrones y fácilmente identificables en comparación con los nanocristales QD. Sin embargo, QD exhibe una mejor eficiencia con mejor penetración en los tejidos, mayor estabilidad y vida útil, y mejor retención de componentes ultraestructurales, lo que los convierte en un mejor candidato para el etiquetado de proteínas 4,5. QD también tiene una capacidad única para ser detectado por microscopía óptica y electrónica, lo que aumenta su valor sobre el etiquetado de inmunooro10.
Una limitación de este inmunomarcaje mediado por QD es el uso de tetróxido de osmio durante el procesamiento. El tetróxido de osmio se utiliza para aumentar la densidad electrónica, la conductividad y el contraste de estructuras de membrana biológicas menos densas en electrones y menos contrastantes 5,30. Sin embargo, el uso de tetróxido de osmio destruye instantánea e irreversiblemente la propiedad del espécimen para crear fluorescencia cuando se marca con QD6. Esto limita el uso de QD en microscopía de fluorescencia. Un enfoque alternativo que omita el uso de tetróxido de osmio será ventajoso para conservar las propiedades fluorescentes y, por lo tanto, la aplicación dual del inmunomarcado mediado por QD. Algunos de los modelos más nuevos de TEM tienen la opción de conectar el sistema de análisis de rayos X por dispersión de energía (EDX) que permite la identificación de la composición elemental de los materiales. Otra limitación del estudio es la falta de mapeo elemental de una muestra y análisis de imágenes utilizando EDX. Por lo tanto, los estudios futuros deben centrarse en el análisis EDX de los espectros QD para analizar la composición elemental.
El etiquetado QD de proteínas ha ganado mucha atención en los últimos tiempos. QD ofrece varias aplicaciones y ventajas tanto en la investigación biológica como en la terapéutica médica. QD al estar envuelto adicionalmente con ligando polidentado exhibe una mayor estabilidad manteniendo el rendimiento cuántico. Además, la encapsulación de QD con estos agentes biofavorables también aumenta su biodisponibilidad en los tejidos, lo que lo convierte en un buen candidato para su posible aplicación en la detección de tumores, imágenes de células vivas, administración de fármacos e imágenes de tejidos 3,31,32.