L'ambiente microambientale del tumore (TME) è un ecosistema composto da cellule tumorali, immunitarie, fibroblasti e vascolari1. Il TME svolge un ruolo essenziale nella progressione del cancro, nella risposta terapeutica e nell'immunità antitumorale. All'interno del TME, le cellule immunitarie sono regolatori chiave del destino del tumore, partecipando sia alle risposte antitumorali sia all'induzione di immunosoppressione2. Comprendere il reclutamento, la distribuzione e la funzione delle cellule immunitarie all'interno del TME è fondamentale per chiarire i meccanismi attraverso cui i tumori eludono il controllo immunitario. Tuttavia, gli approcci convenzionali allo studio del TME, come l'istologia endpoint, la citometria a flusso e il sequenziamento a singola cellula, forniscono soltanto istantanee statiche e spesso richiedono la distruzione della struttura del tessuto, con conseguente perdita di informazioni spaziali e interazioni tra cellule3,4,5,6,7. Inoltre, questi metodi presentano limitazioni nella capacità di visualizzare e quantificare le cellule immunitarie all'interno del TME, specialmente nelle fasi iniziali dello sviluppo del tumore.
Il pesce zebra (Danio rerio) è un modello potente per la ricerca sul cancro grazie al basso costo, allo sviluppo rapido, alla trasparenza relativa e all'elevata conservazione genetica8,9. Questi vantaggi forniscono un sistema sperimentale riproducibile e scalabile che permette ampie dimensioni campionarie e un efficace screening microscopico in un breve lasso di tempo10. In particolare, il pesce zebra condivide una significativa conservazione immunologica con l'uomo, inclusi componenti chiave sia del sistema immunitario innato che adattativo, rendendo i risultati pertinenti alle malattie umane11. Queste caratteristiche sono particolarmente utili per lo studio dei tumori pediatrici come il neuroblastoma8. Di conseguenza, sono state sviluppate numerose linee di pesce zebra con reporter immunitari e modelli di cancro11. Pertanto, il pesce zebra rappresenta un modello in vivo prezioso per lo studio delle interazioni tra cellule tumorali e immunitarie, offrendo spunti su come la regolazione immunitaria influenzi lo sviluppo del tumore, specialmente nelle fasi iniziali.
Studi precedenti che indagano il microambiente tumorale (TME) nel pesce zebra si sono basati ampiamente su modelli di xenotrapianto tumorale combinati con imaging a tempo finale per valutare la localizzazione delle cellule immunitarie all'interno dei tumori12,13,14,15,16,17. Sebbene questi metodi forniscano informazioni utili, sono limitati dall'utilizzo di immagini bidimensionali, che non riescono a rappresentare completamente l'organizzazione tridimensionale del TME e le relazioni spaziali tra cellule tumorali e immunitarie durante lo sviluppo14. Inoltre, i modelli di xenotrapianto tumorale implicano il trapianto artificiale di cellule tumorali umane e potrebbero non riprodurre fedelmente l'insorgenza naturale del tumore18. Questi modelli sono inoltre generalmente a breve termine e non riescono a catturare appieno il progresso tumorale o i cambiamenti nelle relazioni spaziali tra cellule tumorali e immunitarie durante lo sviluppo14,19. Inoltre, questo approccio fornisce una rappresentazione limitata dell'organizzazione spaziale, del contesto dello sviluppo e della rilevanza fisiologica del comportamento delle cellule immunitarie all'interno del TME. Recentemente, noi e altri ricercatori abbiamo utilizzato pesci zebra transgenici composti, nei quali le cellule tumorali e quelle immunitarie sono etichettate in modo differenziale con marcatori fluorescenti, per visualizzare le cellule immunitarie associate ai tumori20,21. Questi pesci transgenici composti permettono lo studio del TME durante tutto lo sviluppo dell'animale e del tumore, facilitando l'analisi delle interazioni tra sistema immunitario e tumore in vivo.
In questo studio, presentiamo un metodo che utilizza la microscopia confocale per analizzare le cellule immunitarie all'interno dell'ambiente tumorale (TME) di un modello di neuroblastoma nel pesce zebra. In questo approccio, abbiamo utilizzato linee di pesce zebra reporter che marcano le cellule immunitarie e una linea di pesce zebra geneticamente modificata che sovraesprime l'oncogene umano MYCN sotto il controllo del promotore della dopamina-β-idrossilasi (dβh), inducendo lo sviluppo di un neuroblastoma simile alla malattia umana20. In questo modello transgenico composto, le cellule tumorali e le cellule immunitarie sono marcate in modo differenziale con EGFP e mCherry, rispettivamente. Il promotore dβh è attivo nelle cellule della linea simpato-surrenale ed è stato utilizzato in diversi modelli di pesce zebra per lo studio del neuroblastoma22,23,24,25. Inoltre, abbiamo utilizzato un promotore di Cd4 che esprime la fluorescenza di mCherry per visualizzare le cellule CD4+15. L'acquisizione di immagini confocali con stack in Z è stata impiegata per visualizzare l'TME in tre dimensioni in diverse fasi dello sviluppo tumorale, consentendo di valutare le relazioni spaziali tra cellule tumorali e cellule immunitarie all'interno di tessuti intatti. Questo metodo permette di analizzare l'organizzazione delle cellule immunitarie rispetto alle cellule tumorali durante le diverse fasi dello sviluppo del tumore.