
Rycina 1. Schemat przygotowania zawiesiny żywych komórek z próbki chirurgicznej CRC.
1. Dysagregacja próbek klinicznych
Wszystkie próbki zostały pobrane ze szpitala Royal Prince Alfred Hospital (Camperdown, NSW, Australia) oraz Concord Repatriation Hospital (Concord West, NSW, Australia) za świadomą zgodą pacjentów zgodnie z protokołem nr X08-164.
- Pobrać świeże próbki raka jelita grubego (CRC) lub gruczolaków oraz normalnej błony śluzowej jelita, pobranej w odległości co najmniej 10 cm od guza. Próbki przechowywać w zrównoważonym roztworze soli Hanksa o pH 7,3 (HBSS) w temperaturze 4°C do 12 h po resekcji.
- Przestrzegać przepisów bezpieczeństwa dotyczących ludzkich patogenów; wszystkie próbki kliniczne przetwarzać w komorze bezpieczeństwa biologicznego klasy II. Rozdrobić próbki na kostki o wielkości 2 mm w szalce Petriego za pomocą dwóch ostrzy skalpela.
- Inkubować tkankę nowotworową i prawidłową w osobnych probówkach Eppendorf przez 60 min w 37°C, okresowo delikatnie mieszając, w równej objętości pożywki RPMI 1640 zawierającej 2% (v/v) kolagenazy typu 4 (Worthington, Lakewood, NJ, USA) i 0,1% (w/v) dezoksyrybonukleazy I z trzustki bydlęcej (DNAse I; Sigma-Aldrich).
- Przecisnąć częściowo strawioną tkankę przez sito z drobnej drucianej siatki, używając tłoka z strzykawki 10 mL; wypłukać komórki za pomocą HBSS.
- Przepuścić otrzymaną zawiesinę komórkową przez filtry Filcon 200 μm i 50 μm (BD Biosciences), aby usunąć agregaty komórkowe. W tej serii filtracji usuwa się większość DNA, śluzu i agregatów komórkowych.
- Wirować zawiesiny komórkowe przy 400 x g w temperaturze 20° przez 5 min.
- Resuspendować osady komórkowe w inaktywowanym termicznie FCS zawierającym 10% dimetylosulfoksyd (DMSO), zamrozić powoli w krioprobowkach i przechowywać w -80°. Proces zamrażania sprzyja redukcji ilości śluzu w próbce i prowadzi do lizy erytrocytów.
2. Przygotowanie próbki do wychwytu komórek
- Szybko rozmrozić próbki w kąpieli wodnej o temperaturze 37° i resuspenderć komórki w 10 mL HBSS w celu wypłukania DMSO.
- Odwirować zawiesiny komórkowe przy 410 x g w temperaturze 20° przez 5 min.
- Odlać supernatant i resuspenderć osad komórkowy w 500 μL HBSS.
- Traktować próbkę 0,1% (w/v) DNAse I przez 20 min w temperaturze pokojowej.
- Wymieszać 10 μL każdej zawiesiny komórkowej z równą objętością błękitu trypanowego i nanieść 10 μL mieszaniny do hemocytometru. Używając mikroskopu świetlnego przy powiększeniu 100-krotnym, policzyć żywe komórki, które pozostają przeźroczyste dzięki wykluczeniu błękitu trypanowego, podczas gdy martwe komórki pochłaniają barwnik. Do uchwycenia komórek na mikroarray wymagane jest minimum 4 x 106 żywych komórek.
- Po traktowaniu DNAse resuspenderć zawiesinę komórkową w 10 mL HBSS i odwirować przy 410 x g w temperaturze 20° przez 5 min.
- Odlać supernatanty i resuspenderć osady komórkowe w RPMI 1640 do końcowej objętości 200 μL.
3. Wychwytywanie komórek na macierzy przeciwciał
- Nawilż mikromacierz przeciwciał DotScan, zanurzając sekcję nitrocelulozową w roztworze soli fizjologicznej z buforem fosforanowym (PBS) przez około 20 s. Ostrożnie przetrzyj szklane krawędzie mikromacierzy złożonymi chusteczkami Kimwipes, unikając dotykania sekcji nitrocelulozowej.
- Dolej wodę do kuwety inkubacyjnej mikromacierzy, aby stworzyć komorę wilgotną. Umieść mikromacierz w komorze i nanieś pipetą zawiesinę komórek w medium RPMI 1640 na wilgotną sekcję nitrocelulozową. Nanieś krople w każdym rogu nitrocelulozy, aby zapewnić równomierne rozprzestrzenienie komórek.
- Inkubuj mikromacierze w temperaturze 37°C przez 1 h. Inkubacja umożliwia osiadanie komórek i ich kontakt z przeciwciałami na mikromacierzy. Komórki wykazujące ekspresję antygenów powierzchniowych odpowiadających przeciwciałom, na których osiadły, zostaną uchwycone.
- Po inkubacji delikatnie i pionowo zanurz mikromacierze w trzech naczyniach zawierających co najmniej 15 mL PBS, aby wypłukać niezwiązane komórki (20 s na każde płukanie).
- Przygotuj 3,7% (w/v) formaldehyd w PBS w celu utrwalenia komórek i przeciwciał poprzez sieciowanie. Delikatnie nanieś pipetą około 1 mL, aby pokryć sekcję nitrocelulozową mikromacierzy. Inkubuj przez 20 min w temperaturze pokojowej.
- Następnie zanurz mikromacierze w PBS, wymieniając go 3 razy (15 mL; po 30 s każde płukanie), aby wypłukać nadmiar formaldehydu.
- Przetrzyj krawędzie i tył szkiełka przedmiotowego chusteczkami Kimwipes i zeskanuj mikromacierz za pomocą skanera DotScan, gdy sekcja nitrocelulozowa jest jeszcze wilgotna. Skan optyczny dostarczy obrazu wzorca ekspresji antygenów zmieszanej populacji komórek, np. komórek CRC, leukocytów i innych komórek zrębowych guza.
4. Multipleksowanie fluorescencyjne
- Wyjmij mikroarray z skanera i nanieś 200 μL buforu blokującego (2% w/v BSA, 2% inaktywowanego termicznie ludzkiego serum AB, PBS, pH 7.3). Inkubuj w tacy do mikroarray w temperaturze pokojowej przez 20 min.
- Przygotuj roztwór do multipleksowania w probówce Eppendorf owiniętej folią aluminiową: 20 μL Phycoerythrin-anty-CD3 (Beckman Coulter, Gladesville, NSW, Australia, #IM12824; końcowe rozcieńczenie 1/7.5), 10 μL Alexa Fluor 647-anty-EpCAM (Biolegend, San Diego, CA, USA; rozcieńczenie 1/15), 2 μL inaktywowanego termicznie ludzkiego serum AB (Sigma-Aldrich, Castle Hill, NSW, Australia) oraz 118 μL buforu blokującego.
- Odlej nadmiar buforu blokującego z mikroarray i nanieś pipetą roztwór do multipleksowania na sekcję nitrocelulozową, rozprowadzając go równomiernie. Inkubuj przez 30 min w ciemności w temperaturze pokojowej.
- Zanurz mikroarray pionowo w trzech wanniczkach zawierających po 15 ml świeżego PBS (po 30 s w każdej).
- Pozostaw mikroarray do wyschnięcia w ciemności i przechowuj w temperaturze 4°C w pudełku na szkiełka. Mikroarray można przechowywać w ciemności do 3 miesięcy bez utraty fluorescencji.
- Zeskanuj suchy mikroarray za pomocą skanera Typhoon FLA 9000 (GE Healthcare, Rydalmere, NSW, Australia) przy rozdzielczości ustawionej na 50 (laser 532 nm, filtr emisyjny 580 BP30 dla PE; laser 633 nm i filtr emisyjny 670 BP30 dla Alexa 647). Mikroarray są skanowane stroną z nitrocelulozą skierowaną w dół na szklanej tacy skanera.
- Zapisz obrazy fluorescencyjne jako pliki TIFF i za pomocą programu Photoshop ustaw rozmiar obrazu na 17 x 25 cm oraz rozdzielczość na 72 piksele/cm. Zaimportuj obraz do oprogramowania analizującego DotScan, aby przeanalizować intensywność punktów.
- DotReader rejestruje cyfrowy obraz wzoru wiązania punktów i kwantyfikuje gęstość wiązania komórek na każdym punkcie przeciwciała w 8-bitowej skali szarości (1-256 U). Sporadyczne nieswoiste wiązanie kontroli izotypowej odjęto od wartości wiązania dla przeciwciał o odpowiadających im izotypach immunoglobulin. Intensywności fluorescencji punktów dla każdego mikroarray znormalizowano względem najjaśniejszego punktu, którego intensywność przyjęto za 100%. Siła sygnału/plamki została zapisana w pliku .xml (dane surowe) lub przedstawiona w formie wykresu słupkowego w pliku .pdf (raport końcowy).
- Mapy ciepła (heatmaps) mikroarray oraz klasteryzacja hierarchiczna zostały wykonane przy użyciu programu MultiExperiment Viewer (MeV) w wersji 4.4 z pakietu TM4 Microarray Software Suite (http://www.tm4.org/mev.html). Klasteryzację hierarchiczną przeprowadzono na danych skorygowanych o tło przy użyciu MeV z analizą pełnych powiązań (complete linkage). Jako miara podobieństwa została zastosowana odległość euklidesowa. Do wyznaczenia istotności statystycznej wyników wykorzystano dwustronny test t Studenta przy założeniu równości wariancji.
5. Reprezentatywne wyniki:
Wyniki z mikromacierzy DotScan powinny wykazywać spójne wzorce wiązania komórek między powtórzonymi macierzami. Silne wiązanie kropek wyrównawczych (CD44/CD29) umożliwia nałożenie siatki na obszar macierzy. Rysunek 2 przedstawia przykład optymalnego wychwytywania komórek i multipleksowania. Rysunek 3 przedstawia niektóre typowe problemy występujące podczas wychwytywania komórek oraz możliwe rozwiązania.
Wyniki wiązania komórek w mikrotablicy można ilościowo określić poprzez pomiar intensywności plamek wyrażonych w skali szarości od 1 do 256. Rysunek 4 przedstawia dane liczbowe z 58 chirurgicznych próbek CRC, barwionych przeciwciałem EpCAM-Alexa 647, w formie mapy ciepła z klastrowaniem hierarchicznym. Mimo ograniczonej liczby próbek, CRC w tym samym stadium mają tendencję do grupowania się w jednej grupie.

Rycina 2. Wzorzec wiązania komórek guza raka jelita grubego pochodzenia klinicznego (australijski stopień zaawansowania kliniczno-patologicznego, stadium ACP B1). (a) Legenda przeciwciał DotScan wskazująca lokalizację przeciwciał dla lewej połowy zdublowanej macierzy mikroprzewodniej (obramowana). Górna sekcja zawiera oryginalne 82 przeciwciała z macierzy mikroprzewodniej DotScan dla białaczki. Dodatkowe 40 przeciwciał, odpowiadających specyficznym antygenom powierzchniowym, których nadekspresja została wykazana w literaturze, dodano jako „satelitarną” macierz mikroprzewodnią dla CRC. Dolna sekcja składa się z przeciwciał kontrolnych izotypowych (b) Obraz optyczny komórek CRC wiążących się z macierzą mikroprzewodnią. (c) Obraz fluorescencyjny CD3 wykazujący limfocyty T. (d) Obraz fluorescencyjny EpCAM wykazujący komórki CRC.

Rycina 3. Przykłady nieprawidłowych wyników DotScan i możliwe rozwiązania. (a) Słabe wiązanie komórek; rozwiązanie: upewnij się, że na matrycy znajduje się co najmniej 4x106 żywych komórek (b) Wiązanie kontroli izotypowej i nieswoiste wiązanie komórek; rozwiązanie: przed inkubacją na mikroarray dodaj do próbki inaktywowaną termicznie ludzką surowicę AB, aby zminimalizować wiązanie kontroli izotypowej. Sporadycznie w próbkach CRC występuje niewielka ilość nieswoistego wiązania komórek z nitrocelulozą, co nie wpływa znacząco na wyniki. (c) Wysychanie nitrocelulozy podczas inkubacji; rozwiązanie: upewnij się, że próbka pokrywa cały odcinek nitrocelulozy i że mikroarray jest inkubowana na płaskiej powierzchni. (d) Artefakty wysokiego tła; rozwiązanie: upewnij się, że mikroarray została dokładnie wypłukana po inkubacji.

Rycina 4. Wykresy słupkowe wygenerowane przez oprogramowanie analityczne DotScan przedstawiające gęstości wiązania komórek w skali szarości od 1 do 256. Liczby na osi odnoszą się do antygenów CD. Pozostałe skróty: TCR, receptor limfocytów T; κ, λ, lekkie łańcuchy immunoglobulin; sIg, powierzchowna immunoglobulin; DCC, białko DCC (deleted in colorectal cancer); EGFR, receptor dla czynnika wzrostu naskórka; FAP, białko aktywacji fibroblastów; HLA-A,B,C HLA-DR, odpowiednio ludzkie antygeny leukocytarne DR oraz A,B,C; MICA, białko MICA (MHC class I chain-related protein A); MMP-14, metalopeptydaza macierzy 14; PIGR, polimeryczny receptor immunoglobulin; TSP-1, trombospndyna-1; Mabthera, humanizowane przeciwciało anty-CD20. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększony obraz.