Kritieke stappen
Het gebruik van immunologisch gebaseerde technieken bij de studie van complexe signaalroutes door middel van specifieke detectie van fosfoproteïnen vereist dat experimentele variabelen streng worden gecontroleerd22, de monstervoorbereiding nauwgezet is en aanvullende technieken worden gebruikt voor validatie. De integratie van deze praktijken zorgt voor de reproduceerbaarheid, precisie en robuustheid van de gegevens, wat uiteindelijk bijdraagt aan betrouwbaardere biologische conclusies. Deze inspanningen verbeteren niet alleen de wetenschappelijke nauwkeurigheid van de methode, maar verbreden ook de toepasbaarheid ervan in complexe studies van celsignalering en -regulatie. De juiste anesthesie en zachte behandeling zijn van cruciaal belang voor het minimaliseren van fysiologische stress, die de experimentele resultaten aanzienlijk kan veranderen, vooral in onderzoeken die gericht zijn op immuunresponsen of signaalroutes. Zorgen voor passende pijnstillende protocollen helpt verder bij het handhaven van het dierenwelzijn en voorkomt pijngerelateerde stress die de gegevens zou kunnen verstoren. Het handhaven van aseptische omstandigheden tijdens de procedure is van vitaal belang om infecties te voorkomen, die kunnen leiden tot ontstekingsreacties en mogelijk experimentele resultaten kunnen verwarren. Dit omvat het steriliseren van apparatuur, het gebruik van schone handschoenen en het grondig desinfecteren van de aspiratieplaats.
Gefosforyleerde eiwitten zijn zeer gevoelig voor defosforylering door fosfatasen tijdens de manipulatie van biologische monsters22,23. Om de fosforyleringstoestand tijdens de verwerking te behouden, is onmiddellijke fixatie essentieel. Er werden twee verschillende fixatie-/permeabilisatiemethoden getest: een cytofix/cytoperm-kit en de gebruikelijke formaldehyde/methanol-methode die in het protocol wordt beschreven. Hiervan leverde de op methanol gebaseerde methode schonere resultaten op met helderdere fluorescentiesignalen, waardoor het de voorkeurskeuze was. Na fixatie kunnen monsters op korte termijn worden bewaard bij -20 °C of langdurig bij -80 °C. In experimenten leverden vaste monsters die tot drie maanden bij -80 °C werden bewaard, consistente resultaten op. Voor antilichaamkleuring kan een nachtelijke incubatie de nauwkeurigheid verbeteren, vooral voor subtiele fosforyleringsverschuivingen, hoewel dit afhangt van het specifieke experiment en de geneesmiddeleffecten die worden onderzocht. Een kortere incubatie van 1 uur werd ook getest op ijs, beschermd tegen licht, wat in bepaalde gevallen acceptabele resultaten opleverde. Om een nauwkeurige beoordeling van achtergrondgeluid te garanderen, worden isotype-controles aanbevolen als referentie voor niet-specifieke binding, zoals weergegeven in figuur 3.
Aanpassingen en probleemoplossing van de techniek
Om technische vaardigheid te ontwikkelen, oefenen stagiairs in onze groep de naaldinbrengtechniek op geëuthanaseerde muizen, waarbij de juiste plaatsing kan worden bevestigd door dissectie. De procedure voor levende dieren wordt het meest efficiënt uitgevoerd door twee operators, waarbij de ene zich kan concentreren op de aspiraties, terwijl een assistent zich bezighoudt met de taken van diermonitoring en monsterbehandeling. In zeldzame gevallen waarin het na meerdere pogingen niet mogelijk is om een aspiratie te verkrijgen, is het raadzaam om de procedure af te breken, omdat het risico op blessures bij elke poging toeneemt. Toezicht op de dieren na de procedure is net zo belangrijk. Het observeren op tekenen van infectie, pijn of stress zorgt voor het welzijn van de muizen en de betrouwbaarheid van het onderzoek. Huisvestingsomstandigheden moeten het herstel ondersteunen, met geschikt beddengoed en voeding om externe stressfactoren tot een minimum te beperken.
Voor flowcytometrische analyse wordt aanbevolen om alle gefixeerde en geconserveerde monsters van verschillende beenmergaspiratiedagen tegelijkertijd te verwerken. Variaties in de rehydratatie en kleuring van het monster als gevolg van verschillen in verwerkingsdagen of operators kunnen de fluorescentiegevoeligheid beïnvloeden die door de cytometer wordt gedetecteerd. Om consistente resultaten te garanderen, optimaliseert u de spanningsinstellingen van de cytometer om alle gekleurde monsters binnen het detectiebereik te houden voordat u verder gaat. Het Alexa Fluor 488-geconjugeerde p-4EBP1-eiwit vertoont de hoogste helderheid van de markeringen in dit paneel, waardoor het een betrouwbare referentie is voor het instellen van het maximale detectiebereik. Hoewel het antilichaampaneel dat in dit protocol wordt gepresenteerd, geen compensatieaanpassingen vereiste, kan dit variëren afhankelijk van de gebruikte spectrale flowcytometer.
Beperkingen
Een van de belangrijkste beperkingen van deze techniek is het aantal cellen dat tijdens beenmergaspiratie wordt geëxtraheerd. Om betrouwbare resultaten te garanderen, is het essentieel om voldoende cellen te kleuren om minimaal ongeveer 10.000 cellen per monster te analyseren. Het analyseren van te weinig cellen kan leiden tot aanzienlijke variaties tussen monsters, waardoor de nauwkeurigheid en interpreteerbaarheid van de gegevens in het gedrang komen. Zorgen voor een voldoende aantal cellen is van cruciaal belang voor robuuste en reproduceerbare mechanistische studies.
Voor data-analyse wordt de poortstrategie toegepast die wordt geïllustreerd in figuur 3A . Eerst worden de cellen van belang, na uitsluiting van doubletten, geïdentificeerd met behulp van een humaan CD45-antilichaam in combinatie met BUV395. Vervolgens wordt de poort voor levende cellen gedaan met behulp van Zombie NIR. Ten slotte wordt de mediane fluorescentie-intensiteit (MFI) berekend voor elk fosfoproteïne (Figuur 3B). Alle cellen die voor alle gefosforyleerde eiwitten werden geanalyseerd, werden volgens dezelfde strategie afgeschermd, waardoor consistentie en vergelijkbaarheid tussen AML-celpopulaties werd gegarandeerd.
Een andere beperking van deze methode is de kans op achtergrondruis, die kan ontstaan door niet-specifieke antilichaambinding, onvoldoende wassen, autofluorescentie van cellen of onjuiste permeabilisatie. Dit kan de signaalspecificiteit beïnvloeden en de nauwkeurigheid van fosfoflowcytometrieanalyse verminderen. Voor gebruikers die deze problemen ondervinden, wordt een extra wasstap aanbevolen om achtergrondgeluid te verminderen, en Fc-blokkerende reagentia kunnen worden gebruikt om niet-specifieke binding te minimaliseren. Bovendien kan fluorescentie van dode cellen de resultaten verstoren, waardoor het gebruik van levensvatbare kleurstoffen essentieel is. Belangrijk is dat voor een nauwkeurige analyse het aantal geanalyseerde cellen niet minder dan 500 AML-cellen mag zijn om betrouwbare en reproduceerbare resultaten te garanderen. Het is ook belangrijk om ervoor te zorgen dat tijdens het kleuren een vergelijkbaar aantal cellen wordt gebruikt om de consistentie van de monsters te behouden. Ondanks deze beperkingen kan een zorgvuldige optimalisatie van controles en poortstrategieën de betrouwbaarheid van de methode verbeteren.
Betekenis van de techniek
De beenmergaspiratietechniek is al gepubliceerd3; In dit protocol is echter een bijgewerkte techniek opgenomen met een uitleg waarin twee voordelen worden benadrukt: verbeterde immobilisatie en het gebruik van een benadering met twee naalden om de precisie en consistentie bij de beenmergaspiratie te verbeteren, waardoor problemen met verstopping van de naald met botfragmenten worden voorkomen. Voor longitudinale studies kan femorale aspiratie meerdere keren worden uitgevoerd, wat een krachtige methode biedt om biologische veranderingen in de loop van de tijd bij individuele dieren te volgen. Een herstelinterval van minimaal een maand wordt aanbevolen tussen aspiraties op hetzelfde dijbeen om voldoende botgenezing en regeneratie van het beenmerg mogelijk te maken. Bij gebruik van het contralaterale dijbeen is een korter interval van een week voldoende om ervoor te zorgen dat de muis is hersteld van de effecten van analgesie en anesthesie zonder onnodige stress of fysiologische variabiliteit te introduceren.
Al met al biedt deze gecombineerde beenmergaspiratie- en flowcytometrietechniek bij muizen waardevolle inzichten in belangrijke signaalroutes, waaronder JAK/p-STAT5, mTORC1/p-4EBP1, mTORC1/p-RPS6 en MEK/p-ERK1/2. Deze routes spelen een belangrijke rol bij behandelingsresistentie bij AML. Deze techniek maakt herhaalde bemonstering van hetzelfde dier mogelijk, waardoor real-time monitoring van ziekteprogressie en therapierespons op eencellig niveau mogelijk is.
Fosfoflowcytometrie legt fosforyleringsgebeurtenissen vast en behoudt de cellulaire heterogeniteit 4,23,24. Dit maakt het bijzonder waardevol voor het begrijpen van de dynamische cellulaire reacties op therapie in specifieke leukemische subpopulaties.
Toekomstige toepassingen
Dit protocol biedt een waardevol hulpmiddel voor het bestuderen van de onderliggende mechanismen van behandelingsaanpassing en het ontstaan van resistentie bij AML, en maakt de weg vrij voor diepere inzichten en mogelijke therapeutische vooruitgang. Toekomstige studies zouden deze benadering kunnen integreren met single-cell transcriptomics of proteomics om de moleculaire mechanismen die resistentie en ziekteprogressie aansturen verder te ontleden25. Bovendien zou het toepassen van deze methode op andere hematologische maligniteiten of ontstekingsaandoeningen de impact ervan in translationeel onderzoek kunnen verbreden.
Door dit protocol te verfijnen en de beperkingen ervan aan te pakken, zou deze benadering een standaardmethode kunnen worden voor het bestuderen van fosfoproteïnesignalering bij hematologische aandoeningen, wat uiteindelijk kan helpen bij de ontwikkeling van effectievere therapeutische strategieën. Concluderend biedt dit protocol een waardevol hulpmiddel voor het bestuderen van de onderliggende mechanismen van behandelingsaanpassing en het ontstaan van resistentie bij AML, en maakt het de weg vrij voor diepere inzichten en potentiële therapeutische vooruitgang.