Prezentacja antygenu zazwyczaj wiąże się z wewnątrzkomórkowym transportem białek, co często było badane za pomocą charakterystyki morfologicznej i profilowania fenotypowego komórek prezentujących antygen1,2,3. Aby zintegrować zalety metod obrazowania i fenotypowania, opisujemy platformę analizy obrazowania zarówno na poziomie pojedynczej komórki, jak i populacji, aby wykazać zmienioną kolokalizację białek w ludzkich komórkach dendrytycznych (DC). W prezentacji antygenu peptydowego cząsteczki głównego kompleksu zgodności tkankowej (MHC) klasy I wiążą krótki peptyd (8-10 reszt) w retikulum endoplazmatycznym, aby aktywować konwencjonalne limfocyty T CD8 +, podczas gdy cząsteczki MHC klasy II wiążą stosunkowo dłuższy peptyd (~ 20 reszt) w przedziałach endocytarnych<, aby aktywować konwencjonalne limfocyty T CD4 + sup class="xref">1,4. W przeciwieństwie do tego, limfocyty T specyficzne dla lipidów są aktywowane przez białka CD1 z antygenami lipidowymi załadowanymi głównie w przedziałach endocytarnych5,6. Prezentacja antygenu lipidowego wymaga dostarczenia metabolitów lipidowych wytwarzanych w metabolizmie lipidów7,8,9,10 oraz załadowania funkcjonalnych metabolitów lipidowych do białek CD1 w przedziałach endocytarnych5,6. W tym kontekście kluczowe znaczenie ma zdefiniowanie różnych czynników komórkowych modulujących prezentację antygenu lipidowego, zwłaszcza w środowisku narażonym na zanieczyszczenia lipofilowe i zaburzenia immunologiczne. W tym badaniu zastosowaliśmy analizę transkryptomiczną, profilowanie obrazu oraz analizę obrazowania komórkowego i populacyjnego DC pochodzących z ludzkich monocytów w celu określenia transportu białek endocytarnych przyczyniających się do prezentacji antygenu lipidowego w ekspozycji na zanieczyszczenia. Z pewnością ta połączona platforma może być zastosowana do badania subkomórkowego transportu białek i kolokalizacji w różnych procesach biologicznych.
Technicznie, lokalizacja białek subkomórkowych była zwykle demonstrowana za pomocą mikroskopii konfokalnej i analizowana statystycznie w ograniczonej liczbie wykrytych komórek1,2,3,11. Co więcej, cytometria przepływowa jest szeroko stosowana do populacji komórek bramkowych z współbarwionymi sygnałami wielu białek na poziomie komórkowym12; Brakuje jednak szczegółowej wizualizacji kolokalizacji białek subkomórkowych. Aby uzyskać kompleksowe i statystyczne analizy procentowej kolokalizacji białek zarówno na poziomie komórkowym, jak i populacyjnym, stosujemy podejścia do profilowania i analizy obrazowania w celu określenia cech kolokalizacji białek o znaczeniu biologicznym. W szczególności używamy obrazowej cytometrii przepływowej do wykrywania kolokalizacji CD1d i białek białka błonowego 1 związanego z lizosomami (Lamp1) w tym badaniu. Analiza ilościowa kolokalizowanych cząsteczek była wcześniej trudna do przeprowadzenia w skali populacji. W tym badaniu dostosowaliśmy program ImageJ-Fiji, aby zbadać procent kolokalizacji białek z dużą liczbą współbarwionych komórek zarówno na poziomie populacyjnym, jak i indywidualnym komórkowym. W szczególności zmierzyliśmy kolokalizowane obszary, intensywność i wielkość populacji, aby potwierdzić wniosek, że białko CD1d było w dużej mierze zatrzymywane w późnych przedziałach endocytarnych ludzkich DC w ekspozycji na lipofilowe zanieczyszczenie benzo[a]pirenem (BaP)13. Ta połączona analiza obrazowania komórkowego i populacyjnego dostarczyła wysoce powtarzalnych, kompleksowych i statystycznie istotnych wyników kolokalizacji CD1d-Lamp1 istotnych dla zahamowanej prezentacji antygenu lipidowego.
Transkryptom ludzkich DC narażonych na BaP zdecydowanie wspierał hipotezę, że metabolizm lipidów endocytarnych i transport endocytarny CD1d były zaburzone w ekspozycji na BaP. Aby przetestować tę hipotezę, zastosowaliśmy obrazową cytometrię przepływową do profilowania obrazów populacji DC, które były współbarwione wieloma białkami, w tym CD1d, markerami endocytarnymi i markerami DC. Na koniec współbarwione komórki poddano analizie statystycznej, aby wykazać procent intensywności i obszarów kolokalizacji CD1d i Lamp1.