Per valutare l'applicabilità di questo protocollo basato sull'EDTA in diverse specie e contesti patologici, il metodo è stato applicato a quattro campioni di midollo osseo: due femori murini e due campioni ossei umani rappresentativi di condizioni sane e di mieloma multiplo (MM) (Tabella 1 e Figura 1).
| Identificazione del campione | Specie | Sesso | Età | Malattia |
| YFPcγ1 | Mouse | Femmina | 210 giorni | Sano |
| mMM | Mouse | Maschio | 314 giorni | MM |
| hHBM | Umano | Maschio | 76 anni | Sano |
| hMM | Umano | Femmina | 50 anni | MM |
Tabella 1: Campioni ossei murini e umani inclusi nello studio. Per ogni campione sono indicati la specie, il sesso, l'età e lo stato di salute. Abbreviazioni: hHBM = midollo osseo umano sano; hMM = mieloma multiplo umano; mMM = mieloma multiplo murino; MM = mieloma multiplo; YFPcγ1 = topo di controllo sano.
I campioni utilizzati in questo studio sono stati precedentemente caratterizzati e descritti in pubblicazioni precedenti del gruppo di ricerca, in particolare nei lavori di Muiños-Lopez et al. e Cenzano et al., ad eccezione del campione di topo MM. Per i campioni già riportati, i dati e i risultati di trascrittomica spaziale sono presentati in tali studi8,10. Pertanto, il materiale incluso in questo contesto è utilizzato per valutare l'adeguatezza tecnica del protocollo per la trascrittomica spaziale, piuttosto che per presentare nuovi risultati biologici.
Campioni ossei di femore di topo sono stati ottenuti dal modello murino di mieloma (MM) geneticamente modificato BIC (BIcγ1), che riproduce le caratteristiche cliniche e immunologiche dei pazienti affetti da MM, e dai corrispondenti topi di controllo sani (YFPcγ1)8,49. Da ciascun animale è stato prelevato un singolo femore, pulito ed elaborato secondo un protocollo standardizzato (Figura 2A). I femori sono stati utilizzati specificamente per queste analisi poiché offrono un midollo abbondante, una qualità superiore della nicchia ematopoietica e una lavorazione facilmente riproducibile, rendendoli particolarmente adatti a una piattaforma di trascrittomica spaziale basata sul sequenziamento8,10. La decalcificazione riuscita del femore del topo di controllo è stata confermata macroscopicamente osservando un aumento evidente della flessibilità del tessuto durante la manipolazione manuale con pinzette (Figura 2B). Successivamente, questo frammento osseo è stato incorporato in modo efficiente in paraffina utilizzando uno stampo specializzato compatibile con la trascrittomica spaziale, al fine di preservare l'integrità dell'RNA e l'architettura tissutale per analisi molecolari successive (Figura 2C).
Sono stati analizzati anche due campioni di MO umano con diverse modalità di lavorazione8,10. Un campione fresco di MO umano ematologicamente sano è stato ottenuto da rifiuti chirurgici durante una sostituzione d’anca presso l’Ospedale Universitario di Navarra (Figura 2D–F). Per dimostrare l’utilità traslazionale del protocollo, questo campione è stato processato come i campioni murini. In accordo con i risultati osservati nei tessuti murini, la decalcificazione con EDTA dell’osso umano è stata confermata macroscopicamente dalla completa ammorbidimento del tessuto, come evidenziato dalla facile penetrazione di un ago (Figura 2E). Il frammento osseo umano decalcificato è stato correttamente incluso in paraffina utilizzando uno stampo metallico standard per le successive lavorazioni (Figura 2F). Il secondo campione umano consisteva in biopsie di MO in blocchetti FFPE provenienti dalla cresta iliaca di un paziente affetto da MM, conservate presso il Dipartimento di Anatomia Patologica della Clínica Universidad de Navarra (CUN). È importante notare che questo campione archiviato di MM era stato precedentemente decalcificato mediante un protocollo clinico standard che prevede l’uso di acidi forti36. Questo campione offre un confronto qualitativo con i campioni trattati con EDTA; tuttavia, le differenze nella provenienza del tessuto, nella storia di fissazione, nella conservazione e nel processo di decalcificazione fanno sì che le differenze osservate non possano essere attribuite esclusivamente all’agente decalcificante.

Figura 2: Campioni di osso murino e umano durante la preparazione basata su EDTA. (A) Femori di controllo di topo integri prima della decalcificazione. (B) Femore di controllo di topo decalcificato che mostra un aumento della flessibilità. (C) Frammenti ossei di controllo di topo inclusi in paraffina. (D) Frammenti ossei umani sani provenienti da intervento chirurgico all'anca prima della decalcificazione. (E) Lo stesso frammento dopo decalcificazione con EDTA, che mostra la penetrazione dell'ago. (F) Osso umano sano decalcificato con EDTA incluso in paraffina. Barre della scala: (A, B) 5 mm; (C–F) 1 cm. Abbreviazione: EDTA = acido etilendiamminotetraacetico. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Per analizzare l'architettura tissutale generale, è stata eseguita la colorazione con ematossilina ed eosina (H&E) (Figura 3). La migliore conservazione morfologica osservata nei campioni murini potrebbe riflettere differenze nella manipolazione e nella preparazione dei campioni piuttosto che caratteristiche intrinseche proprie della specie. I femori di topo sono stati raccolti specificamente per la trascrittomica spaziale e processati immediatamente come ossa integre, preservandone così l'architettura (Figura 3A, B). Al contrario, i campioni umani provengono o da materiale residuo ottenuto durante interventi di sostituzione dell'anca (Figura 3C) o da biopsie ossee diagnostiche per mieloma multiplo (MM) (Figura 3D), entrambi i quali possono presentare una qualità tissutale pre-analitica variabile. Di conseguenza, le differenze morfologiche tra il campione umano decalcificato con EDTA e la biopsia di MM decalcificata con acido sono lievi, poiché entrambi i campioni umani mostrano già limitazioni strutturali di base introdotte non solo dalla decalcificazione, ma anche dal generale processo di preparazione del tessuto (Figura 3C, D). Pertanto, una valutazione completa della qualità del campione per la trascrittomica spaziale richiede l'analisi di diversi parametri distinti. In primo luogo, è necessario monitorare attentamente l'integrità del tessuto, poiché la conservazione strutturale può variare notevolmente in base al tipo specifico di campione e non soltanto in relazione all'acido decalcificante utilizzato. In secondo luogo, va valutata anche la qualità dell'RNA, poiché le condizioni di decalcificazione possono influenzarla20,35,36.

Figura 3: Sezioni colorate con ematossilina ed eosina (H&E) utilizzate per la valutazione della qualità del tessuto. Sezioni consecutive in paraffina fissate in formalina (FFPE) corrispondono a (A) un topo controllo sano10, (B) un topo con mieloma multiplo (MM), (C) osso umano sano8,10 e (D) una biopsia umana di MM8. Le barre della scala corrispondono a 500 µm. Abbreviazioni: FFPE = fissato in formalina, in paraffina; H&E = ematossilina ed eosina; MM = mieloma multiplo. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Per integrare l'analisi istologica, è stata valutata la qualità dell'RNA. Mentre la colorazione H&E ha prodotto differenze ambigue, l'integrità dell'RNA ha chiaramente distinto gli effetti dei due metodi di decalcificazione (Tabella 2). I valori DV200 sia dai campioni murini che dal campione osseo umano sano hanno superato la soglia raccomandata per i saggi Visium FFPE, indicando una distribuzione sufficiente della lunghezza dei frammenti di RNA per l'ibridazione delle sonde e la costruzione della libreria. Il campione del topo sano con YFP mostra un DV200 dell'82,55% e il campione osseo umano sano (hHBM) raggiunge il 58%, entrambi ben al di sopra della soglia di accettabilità del 30% definita da 10x Genomics. Il campione del topo con MM (mMM) mostra un DV200 del 31,3%, vicino al limite inferiore di accettabilità, il che potrebbe riflettere un prolungato stoccaggio del blocco in paraffina a 4 °C prima della sezionatura, tra altri fattori specifici del campione. Al contrario, la biopsia umana con mieloma multiplo decalcificata con acido (hMM) presenta un DV200 di soli l'8%, associato a un'integrità dell'RNA notevolmente più bassa, anche quando il deterioramento morfologico è meno pronunciato. In sintesi, è importante eseguire valutazioni sia strutturali che molecolari per determinare l'idoneità del campione per analisi spaziali successive.
| Identificazione del campione | DV200 (%)1 |
| YFPcγ1 | 82,55 |
| mMM | 31,3 |
| hHBM | 58 |
| hMM2 | 8 |
| 1DV200: Percentuale di frammenti totali di RNA > 200 nucleotidi. |
| 2Questo campione è stato decalcificato utilizzando un protocollo clinico standard che prevede l'uso di acidi forti. |
Tabella 2: Qualità dell'RNA dei campioni dello studio. Il DV200 indica la percentuale di frammenti di RNA più lunghi di 200 nucleotidi; sono stati considerati idonei per le analisi successive di trascrittomica spaziale i valori pari almeno al 30%. Abbreviazioni: hHBM = midollo osseo umano sano; hMM = mieloma multiplo umano; mMM = mieloma multiplo murino.
È possibile eseguire anche ulteriori valutazioni della qualità. Per validare ulteriormente l'integrità del tessuto e confermare la conservazione di specifici compartimenti cellulari dopo la decalcificazione con EDTA, è stata effettuata una colorazione immunofluorescente (IF) opzionale su sezioni FFPE adiacenti di tessuti murini e umani. Gli anticorpi contro Endomucina (Emcn) e Cd271 sono stati utilizzati per visualizzare rispettivamente le cellule endoteliali (EC) e le cellule mesenchimali (MSC) nel campione murino di mieloma (Figura 4A). Questa colorazione ha mostrato che i tessuti trattati con EDTA presentavano strutture vascolari ben definite con marcatura continua per Emcn e reti stromali preservate, dimostrando che i marcatori testati sono rimasti rilevabili dopo il trattamento. Inoltre, l'imaging ad alta risoluzione mediante un sistema automatizzato di imaging multispettrale ha fornito ulteriori evidenze del fatto che gli antigeni testati sono rimasti rilevabili per la verifica del tipo cellulare, aggiungendo un ulteriore livello di controllo qualità prima dell'analisi trascrittomiche spaziale. Inoltre, questi risultati sono stati osservati anche in campioni umani sani di soggetti anziani, nei quali l'espressione delle EC è stata rilevata anche mediante anticorpi anti-CD31 e quella delle MSC mediante anticorpi anti-PRRX1 (Paired Related Homeobox 1), dimostrando che i marcatori del nicchio testati sono rimasti identificabili dopo la decalcificazione con EDTA (Figura 4B). Al contrario, questi risultati non sono stati replicabili in biopsie umane di mieloma sottoposte a diversi protocolli di decalcificazione acida. Come menzionato in precedenza, l'integrità dell'RNA in questi campioni era bassa, limitando l'analisi trascrittomiche successiva. A causa dello stato degradato di questi campioni umani, la loro utilizzabilità successiva si è limitata al profilo trascrittomico di base8 e alla valutazione immunohistochimica (IHC) delle cellule plasmatiche maligne (PC) (Figura 4C).

Figura 4: Immunofluorescenza e immunohistochimica facoltative per la verifica del tipo cellulare. (A) Tessuto di MM murino che mostra nuclei marcati con DAPI (blu), MSC positivi per CD271 (verde) ed EC positivi per EMCN (rosso). (B) Osso umano sano che mostra nuclei marcati con DAPI (blu), MSC positivi per PRRX1 (verde) ed EC positivi per CD31 (rosso)10. (C) Biopsia umana di MM che mostra plasmacellule maligne positive per CD1388. Barre della scala: (A) 250 µm (panoramica), 20 µm (ingrandimento sovrapposto) e 50 µm (immagini a canale singolo); (B) 500 µm (panoramica) e 20 µm (ingrandimenti sovrapposti e a canale singolo); (C) 500 µm. Abbreviazioni: DAPI = 4′,6-diamidino-2-fenilindolo; EC = cellula endoteliale; MM = mieloma multiplo; MSC = cellula stromale mesenchimale; PC = cellula plasmatica. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Nel complesso, i risultati relativi alla morfologia del tessuto e al DV200 supportano l'idoneità dei campioni processati con EDTA per analisi trascrittomiche spaziali successive. Applicazioni trascrittomiche spaziali di questo protocollo di preparazione sono state riportate in precedenza8,10.