Una visión esquemática del flujo de trabajo experimental se presenta en la Figura 1. Se recogieron embriones de pez cebra, se trasplantaron con células de melanoma B16F10, se incubaron bajo condiciones controladas y se monitorizaron mediante microscopía de campo brillante o fluorescencia antes del análisis de resonancia paramagnética electrónica en banda X. Posteriormente, los embriones vivos se cargaban en un capilar/soporte plano para medir la resonancia paramagnética electrónica de organismos completos, lo que permitía la detección no invasiva de señales radicales asociadas a la melanina. Tras la adquisición de la resonancia paramagnética electrónica, los embriones se liberaban en un medio E3 fresco, permitiendo mediciones longitudinales en los mismos ejemplares biológicos.

Figura 1: Visión gráfica del flujo de trabajo experimental para el monitoreo in vivo de radicales asociados a melanina en xenoinjertos de melanoma pez cebra utilizando espectroscopía de resonancia paramagnética electrónica (EPR) en banda X. Se recogen embriones de pez cebra, se trasplantan con células de melanoma, se incuban y se monitorizan microscópicamente antes de cargarlos en un capilar plano personalizado para mediciones EPR de organismos completos. Tras la detección de la señal radical asociada a melanina característica (g ≈ 2,003), las larvas son liberadas para mediciones longitudinales de seguimiento. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.
Para validar la especificidad del método, se realizaron mediciones en embriones de pez cebra tipo salvaje (WT) y albinos. Los embriones de WT comienzan a desarrollar pigmentación visible aproximadamente a 27 hpf. Correspondientemente, los espectros de resonancia paramagnética electrónica adquiridos de embriones WT exhiben una señal característica de línea única centrada en g ≈ 2,003, consistente con los radicales semiquinones derivados de eumelanina (por ejemplo, DHI/DHICA). En contraste, los embriones albinos, que carecen de síntesis funcional de melanina, no muestran ninguna señal detectable de resonancia paramagnética electrónica en la misma región espectral incluso a los 5 días tras la fertilización (dpf). Esto confirma que la señal observada se origina específicamente en los radicales melanininas y representa un control negativo de validación de la selectividad del método (Figura 2).

Figura 2: Espectros representativos de resonancia paramagnética de electrones en banda X de embriones de tipo salvaje (WT) y albino de pez cebra a 5dpf. La flecha indica la posición de resonancia (g ≈ 2,003) de la señal radical asociada a melanina de embriones de pez cebra 5dpf WT. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.
El método permite el seguimiento cuantitativo de la formación de radicales melaniniques durante el desarrollo. A medida que avanza la pigmentación, se observa un claro aumento en la intensidad de la señal de resonancia paramagnética electrónica. La comparación de embriones WT de 2 dpf a 5 dpf muestra un aumento sustancial en la señal de resonancia paramagnética electrónica doble integrada normalizada por embrión. La normalización se realizó dividiendo las intensidades brutas de la señal de resonancia paramagnética electrónica por el número de embriones en la muestra antes de calcular la doble integral (Figura 3A).
El análisis estadístico se realizó utilizando la prueba de Kruskal–Wallis seguida de la prueba de comparaciones múltiples de Dunn. El análisis de seis réplicas biológicas independientes (cada una con 7–10 embriones) demostró diferencias estadísticamente significativas en la señal normalizada de resonancia paramagnética electrónica entre las etapas de desarrollo (p < 0,05), lo que confirma la sensibilidad del método.
La doble integral de los espectros de resonancia paramagnética de electrones es proporcional al número de espíns electrónicos no apareados. Por tanto, su aumento indica un incremento en la población de radicales asociados a la melanina durante el desarrollo. Es importante destacar que este aumento probablemente refleja cambios en el equilibrio redox de melanina asociados a melanogénesis progresiva, más que solo a la acumulación de pigmento.
La reproducibilidad del protocolo se evaluó a fondo comparando espectros representativos de resonancia paramagnética electrónica adquiridos de muestras que contenían diferentes números de embriones (7 frente a 10) en la misma etapa de desarrollo (5 dpf). Como era de esperar, los espectros en bruto mostraron diferencias en la amplitud de la señal proporcionales al tamaño de la muestra (Figura 3B). Tras la normalización de cada espectro al número de embriones por muestra, los espectros se solaparon casi por completo (Figura 3C), y la variabilidad entre lotes permaneció por debajo del 10%. Estos resultados destacan la importancia de la normalización por embrión y confirman la solidez del método para estudios comparativos.

Figura 3: Monitorización cuantitativa de la dinámica radical asociada al desarrollo de melanina y normalización de espectros de resonancia paramagnética electrónica. (A) Señal de resonancia paramagnética de electrones en banda X doble integrada obtenida de embriones de pez cebra tipo salvaje (WT) a los 2, 3, 4 y 5 días después de la fertilización (dpf). La intensidad de la señal se normalizó al número de embriones por muestra. Los datos representan la media ± DS de seis réplicas biológicas independientes, cada una compuesta por 7–10 embriones. Diferencias estadísticamente significativas - *p < 0,05. (B) Espectros representativos de resonancia paramagnética de electrones crudos adquiridos de 5 embriones dpf WT utilizando muestras que contienen 7 y 10 embriones. La amplitud de la señal aumenta proporcionalmente al número de embriones en la muestra. (C) Los mismos espectros de resonancia paramagnética electrónica mostrados en el panel B tras la normalización, es decir, las intensidades espectrales brutas se dividen por el número de embriones en el capilar. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.
Para evaluar si el protocolo depende del capilar plano personalizado utilizado para mediciones in vivo de pez cebra, se realizó la detección de radicales asociados a melanina utilizando tanto el capilar plano personalizado como un capilar comercial estándar disponible para análisis ex vivo . Los espectros representativos de resonancia paramagnética electrónica adquiridos usando ambos portamuestras mostraron una forma lineal y posición de resonancia altamente comparables (Figura 4A), lo que indica que la detección fiable de radicales asociados a melanina no se limita al diseño capilar personalizado. Las señales procedentes de los capilares planos, tras normalización por embrión, fueron dos veces menores que las recalculadas desde el capilar estándar.
Para evaluar aún más la flexibilidad en el manejo de la muestra, se midieron embriones de pez cebra inmediatamente después de la recogida y tras congelar, seguidos de un análisis ex vivo utilizando capilares estándar. No se observaron diferencias estadísticamente significativas entre muestras frescas y congeladas en seis réplicas biológicas independientes (Figura 4B). Estos resultados demuestran que el protocolo puede adaptarse a los portamuestras de resonancia paramagnética electrónica comúnmente disponibles y soporta análisis ex vivo retardado, aumentando significativamente la accesibilidad, flexibilidad y reproducibilidad del método en laboratorios con diferentes espectrómetros de resonancia paramagnética electrónica.

Figura 4: Compatibilidad del protocolo. (A) Espectros de resonancia paramagnética electrónica en bruto medidos en capilares estándar y planos de pez cebra WT 2dpf. (B) Comparación de las mismas réplicas biológicas (pez cebra 3 dpf WT) medidas vivas y congeladas en capilares estándar. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.
Para determinar si la señal de resonancia paramagnética electrónica detectada podía atribuirse directamente a radicales de melanina derivados del melanoma, se utilizaron embriones de pez cebra albinos como fondo libre de melanina e inyectados con células de melanoma B16F10. Las mediciones de resonancia paramagnética electrónica se realizaron a los 4 días post-fertilización (dpf) bajo las mismas condiciones de adquisición que se usan para embriones de tipo salvaje. Como era de esperar, los embriones albinos no inyectados no mostraron señal detectable de resonancia paramagnética electrónica en la región espectral específica de melanina. Es importante destacar que no se observó ninguna señal detectable de resonancia paramagnética electrónica asociada a melanina en embriones albinos con células B16F10 inyectadas (Figura 5A), a pesar de que el enjerto celular exitoso fue confirmado por microscopía brillante (Figura 5B).

Figura 5: Evaluación de la detección directa de radicales asociados a melanina derivados del melanoma en xenoinjertos de pez cebra albinos B16F10. (A) Señal de resonancia paramagnética electrónica asociada a melanina en mediciones de xenoinjertos albinos y albinos B16F10 de 4df medidas con un espectrómetro de resonancia paramagnética de electrones en banda X. Se utilizaron tres réplicas biológicas de 10 embriones cada una. (B) Imagen en campo claro de 4 dpf albinos y xenoinjertos albinos con B16F10 tres días después de la implantación de células cancerosas. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.
Estos resultados indican que, bajo las condiciones experimentales actuales, el número de células de melanoma inyectadas está por debajo del umbral directo de detección de la resonancia paramagnética electrónica en banda X. Por lo tanto, la señal asociada a la melanina detectada en mediciones de organismos completos refleja principalmente cambios globales en el estado redox de melanina del embrión/larva de pez cebra, en lugar de una señal específica del melanoma originada exclusivamente en el xenoinjerto.
En los experimentos con xenoinjertos, la eficiencia del enjerto y crecimiento de células de melanoma dependía fuertemente del lugar de inyección. La inyección en la circulación (torrente sanguíneo) resultó en un desarrollo tumoral más constante y permitió una detección fiable de la señal de resonancia paramagnética electrónica asociada a las células del melanoma. En cambio, la inyección en el saco vitelino provocó un desarrollo embrionario deteriorado y un crecimiento tumoral deficiente, resultando en señales débiles o inconsistentes. Por ello, se recomienda la inyección en el torrente sanguíneo para obtener resultados robustos e interpretables (Figura 6).

Figura 6: Efecto del sitio de inyección de células de melanoma sobre el embrión de pez cebra 2 dpf y el desarrollo de xenoinjertos medido con resonancia paramagnética electrónica en banda X. Espectros representativos de resonancia paramagnética electrónica de embriones de pez cebra inyectados con células de melanoma B16F10 en el saco vitelino o circulación. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.
Para demostrar aún más la aplicabilidad del método en modelos de melanoma, comparamos la señal de resonancia paramagnética electrónica obtenida de embriones de pez cebra tipo salvaje (WT) y embriones WT inyectados con células de melanoma B16F10 a lo largo de diferentes momentos de desarrollo.
En embriones de WT, la señal de resonancia paramagnética electrónica aumentó progresivamente con el tiempo, reflejando la acumulación natural de eumelanina durante el desarrollo. En contraste, los embriones con xenoinjertos B16F10 presentaron dinámica de señal alterada, con una señal de resonancia paramagnética electrónica modificada en comparación con WT en los puntos temporales correspondientes (Figura 7). Estas diferencias probablemente reflejan la modulación inducida por tumores de la melanogénesis del huésped y las condiciones redox sistémicas, más que la detección directa de radicales melanininos derivados del melanoma por sí solos. Como las células B16F10 producen principalmente eumelanina, no se detectó ninguna señal de feomelanina.

Figura 7: Comparación representativa de la dinámica de señales EPR de organismos completos en embriones de pescado cebra portadores de WT y WT B16F10. Señal de resonancia paramagnética electrónica de banda X doble integrada obtenida de embriones de pez cebra de tipo salvaje (WT) y xenoinjertos WT B16F10 a los 2, 3, 4 y 5 días después de la fertilización (dpf). La intensidad de la señal se normalizó al número de embriones por muestra. Los datos representan la media ± de la DE de seis réplicas biológicas independientes (para control) y tres para xenoinjertos de B16F10, cada uno compuesto por 7–10 embriones. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.
En general, la implementación exitosa de este protocolo se indica por: (i) la detección de una señal clara de resonancia paramagnética de electrones de línea única en g ≈ 2 en embriones pigmentados, (ii) la ausencia de señal en controles albinos, (iii) el aumento de la intensidad de la señal en la etapa de desarrollo, y (iv) la reproducibilidad entre réplicas biológicas tras la normalización.