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La correlazione dell'espressione genica con le fasi del ciclo cellulare rimane una sfida nell'analisi di modelli animali di malattie iperplastiche come il cancro. Parte di questa sfida è la coordinazione delle proteine di interesse (POI) con marcatori di proliferazione. Le cellule proliferative possono essere trovate in varie fasi del ciclo cellulare tra cui G1, S, G2 e M. Ki67 è uno dei marcatori più comunemente utilizzati di proliferazione ed è espresso in tutte le fasi del ciclo cellulare. È stato ampiamente utilizzato nell'analisi dei tessuti sia umani che murini1,2,3. Tuttavia, come altri marcatori di proliferazione generale, Ki67 non discerne singole fasi del ciclo cellulare. Un approccio più preciso utilizza l'incorporazione di analoghi nucleotiditici tiofini come Bromodeoxyuridina (BrdU) in cellule che stanno replicando attivamente il loro genoma (cioè, S-fase)4,5. Uno svantaggio dell'uso di analoghi nucleotidi è la necessità di somministrarli agli animali vivi ore prima dell'analisi. Ki67 e BrdU sono comunemente rilevati su sezioni di tessuto fisso dall'uso di anticorpi. Un vantaggio di questo approccio è che la posizione dei POI può essere accertata all'interno dell'architettura dei tessuti (ad esempio, lo strato basale dell'epidermide cutanea). Questo approccio inoltre non richiede la dissociazione dei tessuti che può portare a cambiamenti nell'espressione genica. Uno svantaggio è che la fissazione dei tessuti o l'elaborazione del tessuto per il congelato dello Strumento di personalizzazione di Office o la sezionamento della paraffina possono occludere i bersagli degli anticorpi (ad esempio, gli antigeni). Il recupero degli antigeni richiede in genere la digestione di calore o tessuto. Anche la quantificazione delle intensità di colorazione può essere difficile. Ciò è dovuto alle variazioni nella colorazione, nello spessore della sezione, nel rilevamento del segnale e nella distorsione dello sperimentatore. Inoltre, un numero limitato di marcatori può essere rilevato contemporaneamente nella maggior parte delle configurazioni di laboratorio tipiche. Tuttavia, gli approcci di colorazione multiplex più recenti promettono di superare questi limiti; esempi sono la citometria di massa di imaging e l'amplificazione del segnale Tyramide6,7.
La citometria di flusso è un'altra potente tecnologia per rilevare le cellule che proliferano. Permette il rilevamento multiplex di marcatori nelle stesse cellule, ma richiede la dissociazione dei tessuti per la maggior parte dei tipi di cellule non ematopoietiche. L'analisi delle cellule che proliferano viene eseguita regolarmente mediante l'uso di coloranti che legano il DNA (ad esempio, Propidium Iodide (PI))8. La citometria di flusso permette anche una determinazione più precisa delle fasi del ciclo cellulare quando accoppiato con il rilevamento dell'incorporazione BrdU9. Anche se un approccio potente, la citometria di flusso BrdU/PI ha i suoi svantaggi. Non è in grado di risolvere le fasi G2/M e G0/G1 senza l'inclusione di anticorpi specifici per fase. Tuttavia, il numero di anticorpi che possono essere utilizzati è limitato dall'autofluorescenza cellulare, dalla fuoriuscita spettrale delle emissioni di fluoroforo e dall'uso di controlli di compensazione. Questa limitazione segna più difficile e laborioso rilevare co-rilevare l'espressione dei marcatori del ciclo cellulare con i POI. Un approccio più facile è quello di utilizzare la citometria di massa10,11. Questa tecnologia utilizza anticorpi coniugati in metallo che hanno uno spettro di rilevamento più stretto. Una volta che le cellule sono macchiate con anticorpi marcati metallici, vengono vaporizzate e i metalli rilevati dalla spettrometria di massa del tempo di volo della citometria (CyTOF). A causa di queste proprietà, la citometria di massa consente il rilevamento multiplex di >40 marcatori diversi utilizzando piattaforme esistenti10,11. Inoltre, è possibile codici a barre campioni con metalli che si traducono in risparmio di anticorpi preziosi, riducendo al contempo la variabilità di colorazione da campione a campione. D'altra parte, la citometria di massa ha diversi svantaggi. Ci sono un numero limitato di anticorpi con etichettatura metallica disponibile in commercio per le cellule non derivate dal sangue. La quantificazione del contenuto del DNA è meno sensibile rispetto all'uso di coloranti del DNA fluorescente e la citometria di massa ha una gamma dinamica ridotta di rilevamento del segnale rispetto alla citometria del flusso di fluorescenza.
Il protocollo qui descritto è stato progettato per analizzare la dinamica del ciclo cellulare dai cheratinociti appena isolati (KC) dalla pelle del topo e caratterizzare l'espressione della proteina specifica del ciclo cellulare in queste cellule usando la citometria di massa. Questo protocollo può essere utilizzato anche con cellule coltivate o adattato ad altri tipi di cellule.