Het hier beschreven protocol maakt intracellulaire kleuring mogelijk van eiwitdoelen waarvoor geen commercieel beschikbare antilichamen zijn die gevalideerd zijn voor flowcytometrie. Als representatief voorbeeld werd de kleuring van splicingfactor 3a subunit 1 (SF3A1), een overal tot expressie gebracht eiwit voor splicing dat in de nucleus gelokaliseerd is, geëvalueerd met gebruik van een konijn polyklonaal antilichaam opgebracht tegen een peptide overeenkomend met aminozuren 18–37 van SF3A1 (SF3A118–37; EPKQPTEEEASSKEDSAPSK)18,19.
Om de kleuringsworkflow te evalueren, werden de cellen gekleurd met de niet-geconjugeerde anti-SF3A118–37 primair polyklonaal antilichaam, voorafgaand aan of na behandeling met alleen paraformaldehyde (PFA) of sequentiële behandeling met PFA + EtOH (Figuur 1 en 2). Zoals verwacht werd er geen SF3A1-positieve populatie gedetecteerd in monsters die gekleurd waren vóór PFA-behandeling (Pre-PFA) of vóór opeenvolgende PFA- en EtOH-behandeling (Pre-EtOH) (Figuur 2A). Kleuring die enkel na PFA-behandeling werd uitgevoerd (Post-PFA), identificeerde een kleine SF3A1-positieve populatie (Figuur 2B). In tegenstelling hiermee werd een duidelijke SF3A1-positieve populatie alleen waargenomen wanneer de kleuring werd uitgevoerd na EtOH-permeabilisatie (Post-EtOH) (Figuur 2BDeze bevindingen wijzen erop dat de workflow aanzienlijk meer SF3A1-kleuring detecteert na EtOH-permeabilisatie dan na behandeling met enkel PFA.

Figuur 2Beoordeling van de SF3A1-kleuring na fixatie met paraformaldehyde en permeabilisatie met ethanol. Representatieve flowcytometrie-plots van levende, viabiliteitskleurstof-negatieve K562-cellen die DyLight 488 (DL488) fluorescentie tegenover side scatter area (SSC-A) tonen. Het omkaderde gebied geeft de SF3A1-positieve (SF3A1⁺) populatie aan. SF3A1, splicingfactor 3a subunit 1; PFA, paraformaldehyde; EtOH, ethanol. (A) SF3A1-antilichaamkleuring uitgevoerd vóór PFA-fixatie (Pre-PFA; links) of vóór opeenvolgende PFA-fixatie en EtOH-permeabilisatie (Pre-EtOH; rechts). (B) SF3A1-antilichaamkleuring uitgevoerd na PFA-fixatie (Post-PFA; links) of na opeenvolgende PFA-fixatie en EtOH-permeabilisatie (Post-EtOH; rechts). (C) Vergelijking van SF3A1-kleuring na EtOH-permeabilisatie gedurende 2 uur of overnacht. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Om vast te stellen of de duur van de EtOH-blootstelling invloed had op de kleuring of de celintegriteit, werden de cellen gedurende respectievelijk 2 u of een nacht met EtOH behandeld. Flowcytometrische analyse toonde geen significante verschillen in kleurintensiteit of schijnbare celintegriteit tussen de twee condities (Figuur 2C). Deze resultaten geven aan dat 2 u EtOH-permeabilisatie een kleuring produceerde die vergelijkbaar was met een incubatie van een nacht onder de geteste condities.
Nadat was bevestigd dat EtOH-permeabilisatie leidde tot detecteerbare SF3A1-kleuring (Figuur 2B) en de baseline SF3A1-kleuring in afwezigheid van concurrerend peptide was vastgesteld (Figuur 3A), werd de specificiteit van het antilichaam geëvalueerd middels peptidecompetitie. Cellen werden geïncubeerd met ofwel SF3A118–37 of een aspecifiek controlepeptide overeenkomend met aminozuren 778–793 van SF3A1 (SF3A1778–793; GAVIHLALKERGGRKK). Peptiden werden samen met het primaire antilichaam toegevoegd (Protocol, Stap 7). Incubatie met een overmaat aan het specifieke peptide SF3A118–37 reduceerde het percentage SF3A1-positieve cellen tot een niveau dat vergelijkbaar was met de ongekleurde controle, terwijl het aspecifieke peptide SF3A1778–793 het kleuringsprofiel niet meetbaar veranderde (Figuur 3B,C). Experimenten met peptidetitiers toonden een dosisafhankelijke remming van de antilichaambinding door het cognate peptide SF3A118–37 aan (IC50 = 21,6 nM), terwijl geen remming werd waargenomen bij een tot 50-voudige molaire overmaat aan het aspecifieke peptide SF3A1778–793 (Figuur 3D). Deze resultaten tonen aan dat de peptidecompetitie-assay kan worden gebruikt om de remming van antilichaambinding via flowcytometrie te evalueren.

Figuur 3. Dosisafhankelijke competitieve inhibitie van SF3A1-antilichaamkleuring door een cognaat peptide. Representatieve flowcytometrie-plots van levende, viability dye-negatieve K562-cellen die DyLight 488 (DL488) fluorescentie versus side scatter area (SSC-A) tonen. Het omkaderde gebied geeft de SF3A1-positieve (SF3A1⁺) populatie aan. SF3A1, splicing factor 3a subunit 1. (A) Ongekleurde controle en kleuring met anti-SF3A1-antilichaam. (B) SF3A1-kleuring na dosisafhankelijke toevoeging van het cognate SF3A1(18–37) peptide. (C) SF3A1-kleuring na dosisafhankelijke toevoeging van het aspecifieke SF3A1(778–793) peptide. Peptideconcentraties waren 216, 43,3, 21,7, 10,8, 5,4 en 2,7 nM; de in de figuur getoonde overeenkomstige molaire peptide-antilichaamverhoudingen zijn berekend ten opzichte van een SF3A1-antilichaamconcentratie van 4,33 nM. (D) Competitieve inhibitiecurve die het percentage SF3A1-positieve cellen toont als functie van de peptideconcentratie. Het cognate SF3A1(18–37) peptide inhibeerde de antilichaambinding op een dosisafhankelijke manier, terwijl het SF3A1(778–793) peptide dat niet deed. De half-maximale inhiberende concentratie (IC₅₀) voor het cognate peptide was 21,6 nM, bepaald met behulp van een best-fit niet-lineair inhibitor-versus-genormaliseerde-responsmodel met een variabele helling. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Ten slotte werd het protocol geëvalueerd voor de detectie van de erytropoëtinereceptor (EpoR), een celoppervlakreceptor die ook intracellulair aanwezig is tijdens de biosynthese van de receptor en na ligand-geïnduceerde internalisatie20,21. EpoR is een eiwit van 508 aminozuren, bestaande uit een extracellulair N-terminaal domein, een enkel transmembraangebied dat aminozuren 251–273 beslaat, en een intracellulair C-terminaal domein. Een ongeconjugeerd konijn polyklonaal anti-EpoR antilichaam (BS-1424R), eerder gevalideerd voor western blotting, immunohistochemie en immunofluorescentie, maar niet voor flowcytometrie22,23,24,25,26, werd toegepast volgens de hierboven beschreven kleuringsworkflow. Volgens de fabrikant is BS-1424R ontwikkeld tegen aminozuren 330–365 binnen het intracellulaire domein van EpoR.
Wanneer cellen werden gekleurd vóór de PFA-behandeling (Pre-PFA), was <10% van de K562-cellen positief voor EpoR-kleuring (Figuur 4A). In contrast hiermee was ongeveer 77% en 84% van de K562-cellen positief na uitsluitend PFA-behandeling (Post-PFA) en na opeenvolgende PFA- en EtOH-behandeling (Post-EtOH), respectievelijk (Figuur 4B–D). In tegenstelling tot de SF3A1-kleuring werd een verhoogde EpoR-kleuring waargenomen na zowel de Post-PFA- als de Post-EtOH-workflows (vergelijk Figuren 2B en 4D). Deze bevindingen zijn consistent met de locatie van het BS-1424R-epitoop binnen het intracellulaire domein van EpoR. Detectie van EpoR-immunoreactiviteit onder beide kleuringscondities geeft aan dat PFA-behandeling het plasmamembraan van K562-cellen voldoende permeabiliseert om antilichaambinding aan het intracellulaire epitoop mogelijk te maken. In deze workflow vereist het gebruik van een enkel secundair antilichaam een beoordeling van de oppervlakte- en intracellulaire EpoR-pools met behulp van afzonderlijk behandelde en gekleurde monsters. Deze beperking kan worden overwonnen door primaire antilichamen te gebruiken die zijn opgewekt in verschillende gastdiersoorten, om multiplex-detectie met soortspecifieke secundaire antilichamen mogelijk te maken.

Figuur 4Detectie van de erytropoëtine-receptor (EpoR) in K562-cellen na verschillende fixatie- en permeabilisatiecondities. Representatieve flowcytometrie-plots van levende, viability dye-negatieve K562-cellen waarin DyLight 488 (DL488)-fluorescentie wordt afgezet tegen de side scatter area (SSC-A). Het omkaderde gebied geeft de EpoR-positieve (EpoR⁺) populatie aan. De EpoR-kleuring is uitgevoerd met het polyklonale antilichaam BS-1424R, opgebracht tegen aminozuren 330–365 binnen het intracellulaire domein van EpoR. (A) EpoR-kleuring vóór PFA-fixatie (Pre-PFA). (B) EpoR-kleuring na PFA-fixatie (Post-PFA). (C) EpoR-kleuring na opeenvolgende PFA-fixatie en EtOH-permeabilisatie (Post-EtOH). (D) Kwantificering van EpoR-positieve cellen onder elke kleuringsconditie. Gegevens worden gepresenteerd als het gemiddelde ± de standaardfout van het gemiddelde (SEM) van drie onafhankelijke experimenten (n = 3). Statistische significantie is bepaald met behulp van Student's t-test. P < 0,01 wordt aangegeven met **. De getoonde vergelijkingen zijn Pre-PFA versus Post-PFA en Pre-PFA versus Post-EtOH. Ab, antilichaam; EpoR, erytropoëtine-receptor; PFA, paraformaldehyde; EtOH, ethanol. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.