Per stabilire condizioni di imaging adeguate per la nanoscopia 3D STED nei dischi immaginali dell'ala, abbiamo innanzitutto eseguito una colorazione standard di immunofluorescenza per Wg e per la proteina associata alla membrana apicale Dlp. Wg è stato rilevato utilizzando Alexa Fluor 594, mentre Dlp è stato marcato con STAR635P, due fluorofori compatibili con la nanoscopia STED (Figura 3). Le immagini sono state acquisite sia senza deplezione STED, al fine di ottenere immagini di qualità confocale, sia con deplezione STED per l'imaging a super-risoluzione, utilizzando le impostazioni descritte al punto 2.3 (Figura 3).
Il confronto diretto della stessa regione del tessuto acquisita in condizioni confocali e STED come sezioni xz ha dimostrato l'incremento sostanziale nella risoluzione spaziale offerto dalla nanoscopia 3D STED (Figura 3A–D′). Strutture che apparivano come segnali allungati nelle immagini confocali (Figura 3A,A′ e Figura C,C′) sono state risolte in punti distinti multipli in modalità STED (Figura 3B,B′ e Figura D,D′). Questo miglioramento è stato osservato sia nei canali Alexa Fluor 594 che STAR635P ed è stato utilizzato per ottimizzare i parametri di marcatura e acquisizione al fine di ottenere la massima qualità del segnale e una risoluzione isotropa nel tessuto integro dell'immagazzino alare.
Successivamente, abbiamo combinato il saggio di uptake di Wg15 con l'inibizione farmacologica per studiare il traffico di Wg alla membrana apicale e il suo riciclo attraverso l'endocitosi dipendente dalla clatrina. Abbiamo utilizzato una linea di moscerini con Wg etichettato endogenamente con GFP20, che consente la rilevazione di Wg::GFP extracellulare mediante anticorpo anti-GFP, mantenendo al contempo la compatibilità con ulteriori anticorpi derivati dal topo.
I dischi immaginali delle ali sono stati trattati con Dynasore 2-24, un inibitore della dinamina che agisce sull'endocitosi mediata da clatrina e dipendente dalla dinamina21,22, e successivamente sottoposti al saggio di Uptake di Wg. La Wg::GFP extracellulare è stata marcata con un anticorpo anti-GFP per monitorarne l'internalizzazione, mentre la colorazione con anti-Dlg1 è stata utilizzata per visualizzare la morfologia del tessuto. La Wg è stata rilevata con Alexa Fluor 594 e immaginata in modalità STED, mentre Dlg1 è stata marcata con STAR635P (Figura 4). Nei dischi di controllo trattati con DMSO si è osservata un'internalizzazione progressiva della Wg::GFP durante tutto il saggio di Uptake, con un segnale endocitotico rilevato fino a una profondità di circa 14 µm (Figura 4A,A′). L'esperimento è stato ripetuto in modo indipendente due volte seguendo i protocolli descritti nelle sezioni 1 e 2 (Figura 4B,C). Nel primo replicato, il trattamento con 5 µM di Dynasore2-24 ha completamente abolito l'uptake di Wg (n = 4; Figura 4B,B′). Nel secondo replicato, l'internalizzazione della Wg è risultata ridotta ma non eliminata (n = 4; Figura 4C,C′), con una profondità massima di penetrazione diminuita a circa 5 µm.
Questa variabilità è comunemente osservata negli esperimenti di inibizione farmacologica e probabilmente riflette differenze nell'efficacia o nei tempi di azione dell'inibitore. Un'inibizione incompleta, una limitata penetrazione del tessuto da parte dell'inibitore, il recupero dell'endocitosi durante il saggio o ritardi introdotti dai passaggi di lavaggio acido e di fissazione possono tutti contribuire all'internamento residuo di Wg. Tuttavia, entrambi gli esperimenti hanno mostrato in modo costante una riduzione marcata dell'assorbimento di Wg e della profondità di penetrazione rispetto ai controlli con DMSO, dimostrando un'inibizione efficace dell'endocitosi. Questi risultati sottolineano inoltre che i tempi precisi durante tutto il protocollo sono fondamentali per ottenere risultati riproducibili.
A volte si osservava un segnale residuo associato alla membrana dopo il trattamento acido, che probabilmente rappresenta molecole di Wg::GFP già entrate nelle fossette endocitiche precoci e quindi inaccessibili alla rimozione degli anticorpi23,24,25.
Nel complesso, questi esperimenti dimostrano che la combinazione del saggio di internalizzazione di Wg con perturbazioni farmacologiche e la nanoscopia 3D STED permette la visualizzazione della dinamica del traffico di membrana in dischi immaginali delle ali integri. Identificano inoltre parametri chiave per una corretta implementazione del protocollo, tra cui combinazioni adeguate di fluorofori e anticorpi, trattamento ottimizzato con inibitori, tempistiche rigorose per il saggio di internalizzazione e montaggio immediato del campione prima dell'acquisizione delle immagini.

Figura 1: Flusso del metodo. Il protocollo completo può essere completato entro 3 giorni. In alternativa, l'incubazione con l'anticorpo secondario può essere eseguita nello stesso giorno. Procedure dettagliate sono fornite nella sezione Protocollo. AB: anticorpo. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 2: Difficoltà nel montare i dischi alari di Drosophila per la STED 3D. Nel pannello superiore è illustrata l'orientazione richiesta per i dischi alari. Per l'analisi delle cellule secernenti Wg, è essenziale che il confine DV sia perfettamente allineato in verticale nella vista dell'oculare. Questo allineamento permette di ruotare la vista della telecamera nel piano ortogonale, consentendo un targeting accurato della popolazione cellulare desiderata. Il pannello inferiore mostra l'allestimento pratico utilizzato per manipolare i dischi alari durante l'acquisizione delle immagini. I dischi alari sono stati montati in piastre di Petri rotonde con fondo in coprivetrino di vetro 1.5H. La superficie del coprivetrino è stata rivestita con poli-L-lisina per facilitare l'adesione del tessuto. La forma circolare della piastra consente la rotazione all'interno del supporto del microscopio, permettendo un allineamento verticale preciso del confine DV, necessario per l'acquisizione delle immagini. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 3: Confronto tra imaging confocale e imaging 3D STED al confine DV dei dischi alari di Drosophila. (A) Immagine confocale di cellule secernenti Wg al confine DV, mostrata nel piano XZ. La colorazione anti-Wg è stata rilevata utilizzando Alexa Fluor 594. (A’) Vista ingrandita della regione indicata, che mostra segnali allungati (frecce) nella regione della membrana apicale. (B,B’) La stessa regione acquisita mediante nanoscopia 3D STED. È mostrato il segnale di Alexa Fluor 594. Rispetto all’imaging confocale, il 3D STED risolve i segnali allungati in puntini distinti e rivela segnali individuali multipli (frecce). (C) Immagine confocale del canale STAR635P dallo stesso campione mostrato in A e B. A titolo esemplificativo, Dlp è stato rilevato utilizzando un anticorpo secondario coniugato a STAR635P, che evidenzia la membrana apicale. (C’) Vista ingrandita che mostra segnali allungati nell’immagine confocale. (D) Immagine 3D STED della stessa regione mostrata in C. (D’) Vista ingrandita che dimostra come i segnali ampi e allungati osservati mediante microscopia confocale siano risolti in puntini distinti mediante imaging 3D STED. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 4: Combinazione dell'inibizione chimica con il saggio di Uptake di Wg in disci immaginali dell'ala di Drosophila visualizzati mediante STED 3D. (A,A’) Disco controllo rappresentativo trattato con DMSO (n = 5). La Wg::GFP extracellulare (grigia) viene etichettata in modo efficiente e la Wg::GFP internalizzata è rilevata all'interno delle cellule (frecce). Dlg1 (magenta) evidenzia la morfologia del tessuto e la regione apicale del disco propriamente detto. (B,B’) Campione rappresentativo del replicato 1 trattato con 5 µM di Dynasore2-24 per inibire l'endocitosi dipendente da clatrina e dinamina (n = 4). Il segnale di Wg::GFP scompare dopo il saggio di Uptake. (C,C’) Campione rappresentativo del replicato 2 trattato con 5 µM di Dynasore2-24 (n = 4). Un segnale residuo di Wg::GFP rimane rilevabile in prossimità della superficie apicale (frecce), ma il segnale intracellulare è limitato ai primi circa 5 µm del tessuto, rispetto ai circa 14 µm osservati nei controlli trattati con DMSO (barre di misura in A e C). Dlg1 (magenta) funge da riferimento morfologico. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
| Impostazioni | canale Alexa Fluor 594 | canale STAR635P |
| Obiettivo | 86x/1,2 HC PL APO CS2 (acqua) | 86x/1,2 HC PL APO CS2 (acqua) |
| Dimensione del pixel | 37 nm × 37 nm | 37 nm × 37 nm |
| Zoom | 1.2 | 1.2 |
| Finestra di rilevamento | 3072 × 1536 pixel | 3072 × 1536 pixel |
| Media lineare | 1 | 1 |
| Accumulo lineare | 16 | 16 |
| Velocità di scansione | 100–200 | 100–200 |
| Dimensione del foro stenopeico | 70 μm | 70 μm |
| Linea laser di eccitazione | 580 nm | 638 nm |
| Intensità della linea laser di eccitazione | 4%–10% (dipende dal campione) | 8%–10% (dipende dal campione) |
| Rivelatore | HyD X2, 595–625 nm | HyD X4, 650–740 nm |
| Tau gating eccitazione laser | 0,5–8 ns | 0,5–8 ns |
| Linea laser di esaurimento | 775 nm | 775 nm |
| Potenza del laser di deplezione | 65-75% (dipende dal campione) | 65-75% (dipende dal campione) |
| Post-elaborazione delle immagini basata sulla vita mediaτ-STED) | τ-Forza: 10 | τ-Forza: 10 |
| τ- Suppressione del rumore di fondo: attiva | τ-Soppressione del rumore di fondo: attiva |
| Livellamento: 0 | Livellamento: 0 |
Tabella 1: Impostazioni dettagliate del microscopio per fluorofori su un microscopio STELLARIS SP8. Sono riportate le impostazioni utilizzate per i fluorofori Alexa Fluor 594 e Star635P.