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Para demostrar la capacidad de este método de limpieza para proporcionar imágenes bidimensionales y tridimensionales de alta calidad, se cultivaron esferoides con diámetros de 300-600 μm a partir de líneascelulares de melanoma transducidas por F luorescent Ubiquitinación C ell Cycle Indicator (FUCCI) FUCCI-WM164 y FUCCI-WM983b 9,17 , que expresan la proteína monomérica Kusabira Orange2 (mKO2) y la proteína monomérica Azami Green (mAG) cuando se encuentran en Gap1, y la fase S temprana / Gap2 / mitosis del ciclo celular, respectivamente de acuerdo con los procedimientos proporcionados en el paso 3 1,3,14. Los esferoides se fijaron con una solución de formaldehído al 4% a 37 °C, permeabilizada y teñida con anti-p27kip1/anti-conejo Alexa Fluor 647 anti-pimonidazol/anti-ratón Alexa Fluor 647, DAPI o DRAQ7 (ver Tabla de Materiales) (Figura 2). Todos los archivos de microscopía se cargan en el repositorio de GitHub (https://github.com/ap-browning/SpheroidMounting). En comparación con los esferoides montados en PBS, la solución de limpieza proporciona imágenes de alta claridad con una distorsión de tamaño mínima (Figura 2A). El protocolo permite obtener imágenes de alta resolución de detalles a nivel celular más profundos en los esferoides sin seccionamiento histológico, y la imagen transversal se obtuvo de un objetivo de aire 20x (0.7 NA) a una resolución de 4096 x 4096 px sin costuras (Figura 2B). Utilizando un objetivo de menor aumento y menor apertura numérica con una distancia de trabajo más larga, se pueden obtener imágenes confocales 3D que proporcionan detalles a nivel celular a una profundidad de al menos 200 μm (Figura 2C). Los esferoides también fueron crioseccionados y teñidos según el protocolo de Spoerri et al.4 y comparados con la tinción esferoide completa (Figura 2D,E). La Figura 2D muestra la región hipóxica del esferoide teñido por pimonidazol, y la Figura 2E muestra la tinción p27kip1 que marca la detención del ciclo celular (amarillo) y la tinción nuclear DAPI (gris). La localización de proteínas y el patrón de tinción son similares entre la criosecciona y la limpieza y, por lo tanto, no se ven afectados por este método de limpieza.
La corrección de la intensidad de la señal en z permite la obtención de imágenes de todo el esferoide. Sin embargo, la dispersión de la luz debido al núcleo necrótico limita la capacidad de obtener imágenes del lado oculto del esferoide. La penetración más profunda y la menor dispersión de un fluoróforo de color rojo lejano, como la tinción nuclear DRAQ7, permiten una representación aún más mejorada de la estructura esferoide 3D (Figura 3). La película 1 muestra la representación 3D de los esferoides FUCCI teñidos con DRAQ7. Una rebanada z más delgada puede permitir una mejor resolución z, pero esto aumenta significativamente el tiempo de imagen y el fotoblanqueo de los fluoróforos.
Para determinar si la solución de limpieza causa distorsión del tamaño, se tomaron imágenes de doce esferoides en gel de agarosa-PBS al 2% a las 6 h, 12 h, 24 h, 72 h y 168 h después de la introducción de la solución de limpieza. Las imágenes se resumieron determinando el diámetro del esferoide, definido en base a una esfera con la misma área de sección transversal que el esferoide (Figura 4A). Mientras que se observa que los esferoides aumentan ligeramente de tamaño durante las primeras 6 h, indicado por un cambio de pliegue de diámetro de entre el 2% y el 6% (Figura 4B), después de 24 h a 72 h, los esferoides vuelven a un tamaño aproximadamente igual al tamaño correspondiente en PBS después de la fijación de PFA (Figura 4C).

Figura 1: Ilustración del protocolo de montaje y limpieza de esferoides. Los esferoides fijos y teñidos se transfieren a un tubo de 500 μL; el exceso de líquido se reemplaza por 200 μL de gel de agarosa-PBS y se centrifuga. Los esferoides se transfieren a un pozo con fondo de vidrio en una placa de 24 pocillos. Después de que se deja que el gel se solidifique, se agrega una solución de limpieza de 500 μL y se permite que los esferoides se equilibren. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2: Comparación de los esferoides de melanoma humano FUCCI no aclarados y no aclarados. La coloración indica núcleos celulares positivos para mKO2 (rojo), lo que indica células en el espacio 1; y núcleos celulares positivos para mAG (verde), que indica células en brecha 2. (A) Esferoides cultivados a partir de 5000 células FUCCI-WM983b, cosechados en el día 10 y fotografiados en gel de agarosa-PBS y 24 h después de la solución de limpieza se agrega. La comparación de imágenes de campo brillante y confocales antes y después de la solución de limpieza muestra una distorsión de tamaño mínima y una gran ganancia de claridad. Las imágenes se obtienen utilizando un objetivo 10x. (B) Esferoides cultivados a partir de células FUCCI-WM164 permeabilizadas con Triton X-100 y teñidas con DRAQ7, teñiendo todos los núcleos celulares. La imagen se obtiene utilizando un objetivo 20x (0.75 NA), lo que demuestra que la solución de limpieza permite obtener imágenes de alta resolución de detalles a nivel celular. (C) Se obtuvieron imágenes 3D (10x, 0.4 NA) de esferoides FUCCI-WM164 en PBS, y 24 h después de que se agregó la solución de limpieza. El ajuste de la potencia, el voltaje y el desplazamiento del láser en diferentes planos z permite obtener imágenes más profundas dentro del esferoide. (D,E) Comparación entre crioseccion y esferoide entero aclarado teñido para pimonidazol y p27kip1. (D) La tinción de pimonidazol en magenta muestra la región hipóxica en los esferoides. Rojo y verde indican FUCCI. (E) Criosecciones y esferoide despejado que muestran DAPI (gris) y p27kip1 (amarillo). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3: La limpieza permite obtener imágenes más profundas en el esferoide con una pérdida de luz mínima. Imágenes de microscopía confocal de un esferoide de melanoma humano FUCCI a un aumento de 10x y NA más bajo (0.4), lo que permite obtener imágenes a mayor profundidad z con una pérdida de señal mínima. (A) Cortes de 3.88 μm de núcleos esferoides teñidos con DRAQ7. (B-D) resolución y/z en los canales 488 (mAG), 568 (mKO2) y 647 nm (DRAQ7), respectivamente. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4: La solución de limpieza tiene un impacto mínimo en el tamaño de los esferoides. (A) Distribución del tamaño inicial del esferoide (diámetro equivalente) en gel PBS (n = 12 esferoides). (B) Cambio de pliegue de diámetro a lo largo del tiempo desde la adición de la solución de limpieza. A las 0 h, los esferoides están solo en gel PBS. (C) Distribución de los cambios de pliegue de diámetro a las 12 h, 24 h y 72 h. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Película 1: Representación 3D de un esferoide FUCCI teñido con DRAQ7. Haga clic aquí para descargar esta película.