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El flujo de trabajo Bex-Plex integra la plataforma iterativa de tinción proteica, IBEX, con la hibridación in situ de ARNscope para permitir la detección simultánea de proteínas y transcritos de ARN a resolución unicelular. El objetivo principal de este protocolo es proporcionar un método reproducible para el análisis espacial integrado de la expresión de proteínas y ARN dentro de tejidos intactos. La capacidad de medir tanto la expresión de proteínas como de ARN en el mismo tejido ha presentado previamente desafíos técnicos: altos costes, complejos pasos de recuperación de antígenos, capacidad limitada de multiplexación, limitaciones de resolución (no célula individual), amplificación no lineal de señales y extensas canalizaciones bioinformáticas para procesamiento aguas abajo 17,18,19. En comparación con enfoques existentes como la inmunofluorescencia multiplex, la tinción OPAL/TSA y las plataformas de transcriptómica espacial, Bex-Plex permite la detección simultánea reproducible, cuantitativa y de alto plex, preservando el contexto espacial y la morfología nuclear para una alineación precisa de la imagen. Además, Bex-Plex puede realizarse en un entorno de laboratorio estándar y genera datos con una resolución de celda única que es fácil de procesar. Aprovechar este protocolo para obtener una comprensión integral de las interacciones célula-célula en diversos contextos tisulares, como en el microambiente tumoral, será esencial para desarrollar inmunoterapias más eficaces y mejorar los resultados en pacientes a través de los estados patológicos.
Nuestro método se realiza en tejidos fijos incrustados en OCT y sigue el flujo de trabajo estándar IBEX sin modificaciones, seguido de un protocolo RNAscope HiPlex ligeramente alterado. Una diferencia clave es el paso de recuperación del objetivo al inicio del flujo de trabajo de hibridación de ARN: en lugar de los 99°C del fabricante durante 5 minutos, la extracción se realiza a 60°C durante 1 hora. Este ajuste preserva la arquitectura nuclear, que es imprescindible para una alineación precisa de imagen entre los ciclos de proteínas y ARN. Los pasos críticos de este protocolo incluyen mantener una temperatura constante de recuperación del objetivo, blanqueamiento eficiente con fluoróforo usando LiBH₄ y minimizar la degradación del ARN mediante un procesamiento rápido y uso de reactivos libres de RNasa. Es fundamental asegurar el uso de reactivos de recuperación de objetivos precalentados a 60°C; No hacerlo puede causar inflamación nuclear incluso con el paso de incubación modificado.
Aunque se ha demostrado que 15 minutos de incubación conLiBH 4 son suficientes para inactivar muchos fluoróforos comúnmente utilizados, se recomienda verificar individualmente este proceso para cada ciclo proteico antes de ejecutar todo el protocolo Bex-Plex. En las publicaciones iniciales de IBEX se caracteriza bien que no todos los fluoróforos compatibles con IBEX son igualmenteblanqueables 12. Además, nuestro laboratorio ha observado que algunos marcadores estructurales de alta abundancia, como la vimentina, pueden requerir un tiempo de blanqueamiento más largo. Confirmar que las combinaciones de fluoróforo y marcador utilizadas se blanquearán adecuadamente debería evitar el derrame de señales residuales en ciclos posteriores de proteínas y ARN. La página de la Comunidad IBEX tiene excelentes recursos para el diseño de paneles compatibles con IBEX y está específicamente destinada a reducir la carga para los nuevos usuarios indicando la eficacia de los anticuerpos y el blanqueamiento con fluoróforomultiplicado por 20. Además, la tinción iterativa y el blanqueamiento no deberían afectar a la calidad de los transcritos de ARN, aunque es importante completar los ciclos de proteínas lo más rápido posible y utilizar reactivos libres de ARN para minimizar cualquier degradación del ARN que pueda ocurrir con el tiempo. No hacerlo afectará a la hibridación de la sonda y conducirá a una disminución de la señal para cualquier ciclo de ARNoscopio realizado, especialmente para transcritos de baja abundancia. Los problemas comunes encontrados durante el protocolo incluyen una señal de ARN débil, blanqueamiento incompleto de fluoróforos y desalineación entre ciclos de imagen, que pueden mitigarse optimizando las condiciones de tinción y los parámetros de imagen.
Es imprescindible limitar el tiempo entre la tinción de proteínas y la hibridación con sonda de ARN a menos de 5 días. Al realizar Bex-Plex en varias láminas, se recomienda encarecidamente procesar una lámina a la vez para reducir la variabilidad en la degradación del ARN. De manera similar, limita el tiempo entre la hibridación de la sonda y la obtención de imágenes. Aunque hemos conseguido hacer imágenes hasta 3 días después de la amplificación, no se recomienda un almacenamiento más largo. Si hay una señal reducida tras varios ciclos de tinción o hibridación, puede ser necesario aumentar la velocidad a lo largo del protocolo. Idealmente, recomendamos trabajar lo más rápido posible, ya que los retrasos reducen la integridad del ARN y pueden disminuir la amplificación. Otros enfoques incluyen reducir el número de ciclos de proteínas realizados para que encajen más fácilmente en las restricciones temporales del protocolo o cambiar el diseño del panel de sonda de ARN para incluir objetivos de mayor abundancia. Antes de combinar IBEX y RNAscope, valida por separado los paneles de anticuerpos y de sonda para cada ciclo para determinar la calidad de señal esperada para cada ciclo. En caso de hinchazón nuclear tras la recuperación del objetivo, es posible que el reactivo de recuperación del objetivo no se haya precalentado correctamente. Asegúrese de que el reactivo de extracción no se deje enfriar una vez diluido y precalentado a 60°C y que la temperatura se mantenga constante durante la incubación de 1 hora en el portaobjetos. Por último, si el registro y alineación de la imagen fallan en ausencia de hinchazón nuclear, significa que hubo un desajuste en parámetros de adquisición de imagen como la profundidad de bits, el tamaño del vóxel o la posición Z a lo largo de los ciclos. En caso de tales errores, puede ser necesario repetir el protocolo con ajustes en estos ajustes para que sean consistentes. Estas estrategias de solución de problemas son esenciales para garantizar la reproducibilidad y la consistencia entre experimentos.
Los datos generados por Bex-Plex permiten una visión en profundidad del paisaje espacial de tejidos a un nivel hasta entonces inalcanzable. Sin embargo, una limitación importante de este protocolo es el hecho de que el número total de ciclos iterativos de proteínas posibles es menor que con IBEX solo, debido a la degradación gradual del ARN a lo largo del tiempo. Aunque se han realizado hasta 6 ciclos de IBEX estándar, no recomendamos superar los 3 ciclos de tinción proteica para Bex-Plex. Aun así, el protocolo permite el máximo número de ciclos de ARNscopio y este nivel de profundidad multiplex es suficiente para la mayoría de las aplicaciones.
Otras limitaciones incluyen la variabilidad entre tipos de tejidos y posibles artefactos de autofluorescencia o tinción que pueden afectar a la interpretación de la señal. Tejidos más frágiles pueden soportar menos ciclos y diferentes tipos de tejido pueden tener características únicas que afectan a la tinción. Estas limitaciones pueden evaluarse mediante tinciones de ciclo único de proteínas o ARN y abordarse antes de ejecutar Bex-Plex. Seccionar sobre portaobjetos recubiertos de alumbre de cromo mejorará sustancialmente la adherencia tisular y la integridad estructural, pero la autofluorescencia es una consideración para todas las técnicas basadas en inmunofluorescencia. Además, actualmente el protocolo no ha sido validado en FFPE ni en muestras clínicas humanas y requerirá una optimización adicional para tales aplicaciones. Sin embargo, dado que IBEX y RNAscopio se realizan predominantemente en tejidos incrustados en parafina fijada en formalina (FFPE), es factible que Bex-Plex pueda expandirse a estos tipos de muestras. La implementación exitosa requerirá una mayor optimización de la obtención de antígenos y, potencialmente, pasos de recuperación de objetivos para preservar la calidad del ARN.
En general, Bex-Plex ofrece un método sencillo, económico y ampliamente accesible para análisis espaciales de alto complejo. Este método es especialmente adecuado para aplicaciones como el análisis de microambientes tumorales, el perfilado de células inmunitarias y el mapeo espacial de interacciones de señalización. Esta visión integrada mejora la capacidad de analizar mecanismos de regulación inmunitaria, heterogeneidad tumoral y respuesta terapéutica en una amplia gama de modelos experimentales. Bex-Plex será invaluable en contextos donde sea necesario estudiar la diafonía que ocurre entre células en tejido intacto, como en el microambiente tumoral o en otros tejidos durante la inflamación y la homeostasis. En particular, la capacidad de resolver la dinámica espacial de la señalización de citocinas mediante la búsqueda de transcripciones de moléculas de corta vida junto con marcadores fenotípicos de proteínas proporcionará una comprensión más profunda de las interacciones celulares entre estados patológicos. Las mejoras futuras podrían incluir el aumento de la capacidad de multiplex, la integración con canales automatizados de análisis de imágenes y la adaptación de muestras clínicas de biopsia ampliando el flujo de trabajo para incluir tejidos FFPE.