Diversi passaggi sono fondamentali per ottenere risultati costanti in questo protocollo di immunofluorescenza basato su coprioggetti. Tutte le procedure vengono eseguite all'interno dell'ambiente confinato di una pozzetta di una piastra da 24 pozzetti, il che semplifica la manipolazione, riduce l'intervento sui campioni e permette una completa copertura del coprioggetto utilizzando volumi ridotti di reagenti, riducendo così il consumo di anticorpi per ogni esperimento. Poiché soluzioni a basso volume sono soggette ad evaporazione, le incubazioni devono essere eseguite in una camera umidificata, e i campioni non devono mai asciugarsi: anche un breve asciugamento aumenta la fluorescenza di fondo e degrada la morfologia cellulare. Durante l'aspirazione, si lascia un sottile strato di tampone sul coprioggetto, aggiungendo immediatamente la soluzione successiva.
Una densità di semina cellulare appropriata e una confluenza controllata al momento della fissazione sono essenziali per limitare il rumore di fondo e preservare la morfologia, poiché la sovraproliferazione aumenta il segnale di fondo e compromette l'architettura cellulare. È parimenti necessario un controllo preciso del tempo e della temperatura di incubazione durante tutte le fasi, poiché entrambi influenzano l'efficienza della fissazione, il legame degli anticorpi e il segnale di fondo5,13. Quando le condizioni ambientali variano, l'uso di un incubatore termoregolato o di un fornetto asciutto impostato a 25 °C, unito a tempi di incubazione costanti tra i replicati, migliora la riproducibilità.
La fissazione è il primo passaggio decisivo, poiché determina la conservazione dell'antigene e l'architettura cellulare5, e il fissativo viene scelto in base alla localizzazione dell'obiettivo e alla sensibilità dell'epitopo. Il PFA è raccomandato per la maggior parte degli antigeni associati alla membrana, citoplasmatici, nucleari e del citoscheletro, poiché preserva l'architettura, mantiene la distribuzione dell'antigene ed è compatibile con la colorazione dell'F-actina basata su falloidina. Il metanolo può essere preferito per alcuni antigeni nucleari scarsamente rilevati dopo fissazione con cross-linking, in particolare epitopi fosfo- o epitopi sensibili agli aldeidi, ma compromette l'integrità della membrana, estrae le proteine solubili e altera la colorazione con falloidina/F-actina; la compatibilità deve essere validata per ciascun antigene 13,14,15,16. Per citochine solubili e altre proteine rapidamente secrete, la fissazione con PFA combinata con un pretrattamento con BFA mantiene il segnale intracellulare prima della fissazione: la BFA blocca il trasporto proteico dal reticolo endoplasmatico all'apparato di Golgi, favorendo l'accumulo intracellulare delle proteine secrete e consentendone la rilevazione mediante immunofluorescenza. Quando è necessario rilevare contemporaneamente antigeni con requisiti di fissazione contrastanti, è richiesta un'ottimizzazione empirica. Il glicossale, un dialdeide di piccole dimensioni, è stato descritto come alternativa al PFA, con cross-linking più rapido, migliore conservazione dell'antigene e compatibilità con immunofluorescenza e microscopia a super risoluzione; non abbiamo esperienza diretta con la fissazione mediante glicossale e la proponiamo come opzione supportata dalla letteratura17,18.
Dopo la fissazione, una permeabilizzazione adeguata consente l'accesso degli anticorpi agli epitopi intracellulari e nucleari mantenendo l'integrità strutturale5. Una permeabilizzazione insufficiente produce tipicamente un segnale debole o assente nonostante una morfologia intatta, indicando un accesso limitato degli anticorpi, mentre una permeabilizzazione eccessiva estrae le proteine solubili, altera le membrane, provoca la perdita della colorazione del citoscheletro e aumenta il fondo. Il tipo di detergente, la concentrazione e il tempo di incubazione devono quindi essere ottimizzati in base all'antigene bersaglio. Una permeabilizzazione adeguata può essere valutata secondo quattro criteri: (i) segnale specifico nel compartimento subcellulare previsto; (ii) morfologia preservata, con contorni nucleari e citoplasmatici ben definiti evidenziati rispettivamente da Hoechst 33342 e da falloidina; (iii) colorazione ben definita dell'F-actina, poiché un segnale citoscheletrico diffuso o assente indica una permeabilizzazione eccessiva; e (iv) fondo basso nei controlli negativi. Se tali criteri non vengono soddisfatti, la concentrazione del detergente non ionico octylphenol ethoxylate e/o il tempo di incubazione vengono regolati empiricamente. Quando antigeni associati alla membrana e antigeni intracellulari vengono analizzati insieme in un singolo pannello, condizioni più lievi (bassa concentrazione di detergente, tempo di incubazione breve) preservano gli epitopi di membrana pur consentendo l'accesso intracellulare, ed è utile effettuare una serie temporale che parta da 5 minuti e aumenti progressivamente. Se si utilizza saponina, questa deve essere mantenuta in tutti i successivi tamponi di lavaggio e di incubazione con gli anticorpi, poiché il suo effetto permeabilizzante è reversibile.
Le concentrazioni degli anticorpi vengono stabilite empiricamente mediante titolazione, piuttosto che adottate da raccomandazioni generiche. Un approccio pratico prevede una serie di diluizioni seriali che comprenda almeno 3–4 concentrazioni al di sopra e al di sotto della diluizione suggerita dal produttore (ad esempio, 1:50, 1:100, 1:200 e 1:400 per una diluizione consigliata di 1:200), applicate a replicati di coverslip in condizioni identiche. Ogni diluizione viene valutata in base all'intensità del segnale specifico nel compartimento previsto; al rapporto segnale-rumore, confrontando i campioni colorati con il corrispondente controllo senza anticorpo primario e il rumore di fondo del secondario con il controllo senza anticorpi; e al mantenimento della morfologia. Viene selezionata la concentrazione più bassa in grado di produrre un segnale forte e specifico con un fondo minimo. Un fondo elevato persistente può essere generalmente ridotto mediante ulteriore titolazione, prolungamento del blocco o aumento della stringenza dei lavaggi, mentre un segnale debole potrebbe dipendere da una fissazione eccessiva, da una concentrazione subottimale di anticorpo, dal mancato riconoscimento dell'epitopo target da parte dell'anticorpo primario, da un'incompatibilità tra l'anticorpo secondario e la specie ospite del primario (ad esempio, un secondario anti-coniglio utilizzato su un primario di origine murina), o dalla perdita del segnale fluoroforo dovuta al degrado dell'anticorpo secondario causato dalla scadenza o da un'errata conservazione, in particolare esposizioni ripetute alla luce. Se il segnale è assente in tutte le diluizioni, vale la pena prolungare l'incubazione con l'anticorpo primario o passare a un'incubazione notturna a 4 °C, confermare l'espressione dell'antigene nella linea cellulare, verificare la compatibilità dell'anticorpo con le condizioni di fissazione e permeabilizzazione, controllare il lotto, la conservazione e la data di scadenza degli anticorpi primario e secondario, assicurarsi che il microscopio disponga dei filtri di eccitazione ed emissione appropriati per il fluoroforo, e, se il problema persiste, testare una diversa linea cellulare. Quando si preparano le soluzioni di lavoro, il volume totale del cocktail richiesto corrisponde al numero di pozzetti moltiplicato per 150 µL, più circa il 10% in eccesso per compensare le perdite durante la pipettaggio; il volume del stock di ciascun anticorpo equivale a questo totale diviso per il suo fattore di diluizione (ad esempio, 825 µL ÷ 200 = 4,13 µL per una diluizione 1:200), con il volume residuo completato in TBST–BSA 1%. Lo stesso calcolo si applica al cocktail secondario, sostituendo il corrispondente fattore di diluizione.
Le prestazioni della moltiplicazione dipendono infine dalla progettazione del pannello di fluorocromi. I fluorocromi assegnati ai target principali, alla colorazione nucleare di contrasto e al marcatore del citoscheletro devono essere coordinati per evitare sovrapposizioni spettrali o duplicazioni del segnale, e il sistema di imaging deve supportare l'eccitazione e la rilevazione di ogni fluorocromo selezionato9,10; gli intervalli di eccitazione e di emissione per ogni cubetto filtro sono riportati nella Tabella Supplementare 1, consentendo un confronto diretto della compatibilità spettrale tra i vari fluorocromi del pannello. Gli utenti che adattano questo pannello ad altri fluorocromi sono invitati a scegliere combinazioni con sovrapposizione minima tra canali adiacenti, ove possibile, e a verificare l'assenza di crosstalk nei controlli con singola colorazione prima di combinare i target, come effettuato in questo caso. Un segnale residuo attribuibile ai fluorocromi co-presenti è stato osservato in tutti i canali acquisiti nel pannello multiplex (Figura Supplementare 1), ma era assente nei corrispondenti controlli con singola colorazione e nei soli secondari (Figura Supplementare 2), indicando un crosstalk spettrale derivante dai set di filtri a banda larga utilizzati nell'acquisizione in campo chiaro (potenzialmente riducibile mediante eccitazione confocale basata su laser). Data la separazione spaziale tra la localizzazione nucleolare di p14ARF e la distribuzione filamentosa/citoplasmatica dell'actina e dell'IFN-β, questo crosstalk non compromette l'interpretazione della localizzazione di p14ARF nel pannello multiplex. Questo flusso di lavoro si basa sulla moltiplicazione convenzionale mediante fluorocromi, in cui il numero di target risolvibili simultaneamente è limitato dalle specie ospiti degli anticorpi disponibili e dai fluorocromi spettralmente distinti. Una moltiplicazione di ordine superiore può essere ottenuta mediante immunofluorescenza ciclica o imaging spettrale, che consentono rispettivamente colorazioni/bleaching iterativi o l'unmixing lineare di fluorocromi sovrapposti, ma richiedono attrezzature e software specializzati non trattati qui19,20.
Il mezzo di montaggio influenza sia la qualità dell'immagine che la durata del segnale. È possibile utilizzare un mezzo antifade commerciale autopolimerizzante oppure, come alternativa casalinga, glicerolo all'80% in PBS (senza antifade, senza autopolimerizzazione); i preparati casalinghi a base di glicerolo devono essere sigillati con smalto trasparente per prevenire l'essiccazione e il movimento del vetrino, e si devono scegliere mezzi privi di coloranti nucleari qualora sia già stata eseguita una controcolorazione nucleare. Le immagini vanno acquisite preferibilmente subito dopo la polimerizzazione. Quando non è possibile procedere immediatamente all'acquisizione, i vetrini polimerizzati possono essere conservati in una scatola buia a 4 °C per 2–4 settimane oppure a −20 °C per un massimo di 6 mesi, tenendo presente che fluorofori altamente fotolabili (ad esempio, fluorofori con emissione verde) perdono segnale nel tempo anche nelle condizioni ottimali di conservazione. I mezzi antifade commerciali aumentano notevolmente la stabilità dei fluorofori rispetto ai mezzi casalinghi a base di glicerolo; quando si utilizzano questi ultimi, si raccomanda fortemente di effettuare l'acquisizione entro 24–48 ore. Lo smalto trasparente è compatibile con la maggior parte dei fluorofori e non altera in modo significativo la conservazione del segnale, purché si permetta almeno un tempo di polimerizzazione al buio di 30 minuti prima della conservazione.
A partire dal passaggio di fissazione, non è più richiesta una tecnica sterile e la colorazione può essere eseguita sul banco di lavoro, riservando una cappa chimica certificata per qualsiasi reagente contrassegnato dall'avvertenza CAUTION. Le linee cellulari di derivazione tumorale, come D17 e altre, vengono gestite in conformità con le linee guida istituzionali di biosicurezza per materiali del gruppo di rischio 1 o 2, secondo i casi. Tutti i materiali che vengono a contatto con cellule in coltura, coprioggetti, puntali, mezzo di coltura e rifiuti liquidi devono essere decontaminati prima dello smaltimento: i rifiuti liquidi vengono inattivati con candeggina fino a una concentrazione finale del 10% per almeno 30 minuti, mentre i rifiuti solidi vengono smaltiti in appositi contenitori per rifiuti biologici. I rifiuti chimici contenenti PFA, metanolo o detergente non ionico etossilato di ottilefenolo vengono separati e smaltiti in conformità con le normative istituzionali sulla sicurezza chimica.
Sebbene progettata per essere ampiamente utilizzabile, questa procedura deve essere considerata più adattabile in base all'antigene piuttosto che un protocollo rigido e universale; l'applicazione riuscita dipende dalla comprensione, da parte del ricercatore, della localizzazione, solubilità, accessibilità dell'epitopo e sensibilità alla fissazione e alla permeabilizzazione di ciascun antigene. Vanno sottolineati due limiti. In primo luogo, la valutazione della colorazione qui descritta è qualitativa, basata sul confronto con controlli negativi e sulla localizzazione subcellulare prevista, piuttosto che su una quantificazione formale del rapporto segnale-rumore; pertanto, la riproducibilità riportata riflette una colorazione qualitativa riproducibile su replicati di coprioggetti e condizioni di controllo, piuttosto che prestazioni validate quantitativamente. Una guida consolidata per la risoluzione dei problemi, che riassume i problemi comuni, le cause probabili e le azioni correttive, è fornita nella Tabella Supplementare 2. I laboratori che richiedono letture quantitative possono utilizzare software open-source per l'analisi delle immagini per misurare l'intensità media, sottrarre il fondo, effettuare quantificazioni basate su Regioni di Interesse (ROI) e profili di intensità21. In secondo luogo, i dati rappresentativi derivano da una singola linea tumorale canina aderente (D17), quindi l'estensione ad altri tipi cellulari, specie o combinazioni di antigeni richiederà una riottimizzazione specifica per l'antigene in esame riguardo alle condizioni di fissazione, permeabilizzazione e di impiego degli anticorpi.
In sintesi, questo protocollo fornisce un flusso di lavoro flessibile ed economico per l'immunofluorescenza mono- e multiplex in colture aderenti in 2D, combinando un basso consumo di reagenti con prestazioni di marcatura costanti su apparecchiature di laboratorio standard, pur consentendo adattamenti mirati e dipendenti dall'antigene.