Kroki krytyczne
Zastosowanie technik immunologicznych w badaniu złożonych szlaków sygnałowych poprzez specyficzne wykrywanie fosfoprotein wymaga ścisłej kontroli zmiennych eksperymentalnych22, skrupulatnego przygotowania próbki i stosowania technik uzupełniających do walidacji. Integracja tych praktyk zapewnia odtwarzalność, precyzję i solidność danych, co ostatecznie przyczynia się do bardziej wiarygodnych wniosków biologicznych. Wysiłki te nie tylko zwiększają rygor naukowy metody, ale także poszerzają jej zastosowanie w złożonych badaniach nad sygnalizacją komórkową i regulacją. Właściwe znieczulenie i delikatne obchodzenie się z nim mają kluczowe znaczenie dla zminimalizowania stresu fizjologicznego, który może znacząco zmienić wyniki eksperymentów, szczególnie w badaniach koncentrujących się na odpowiedziach immunologicznych lub szlakach sygnałowych. Zapewnienie odpowiednich protokołów przeciwbólowych dodatkowo pomaga w utrzymaniu dobrostanu zwierząt, jednocześnie zapobiegając stresowi związanemu z bólem, który może zakłócać dane. Zachowanie warunków aseptycznych podczas zabiegu jest niezbędne, aby zapobiec infekcjom, które mogą prowadzić do reakcji zapalnych i potencjalnie zafałszować wyniki eksperymentalne. Wiąże się to ze sterylizacją sprzętu, używaniem czystych rękawiczek i dokładną dezynfekcją miejsca aspiracji.
Fosforylowane białka są wysoce podatne na defosforylację przez fosfatazy podczas manipulacji próbkami biologicznymi22,23. Aby zachować stany fosforylacji podczas przetwarzania, niezbędne jest natychmiastowe utrwalenie. Przetestowano dwie różne metody utrwalania/przepuszczalności: zestaw cytofix/cytoperm oraz powszechną metodę formaldehydu/metanolu opisaną w protokole. Wśród nich metoda oparta na metanolu zapewniła czystsze wyniki z jaśniejszymi sygnałami fluorescencyjnymi, co czyni ją preferowanym wyborem. Po utrwaleniu próbki mogą być przechowywane krótkotrwale w temperaturze -20 °C lub długotrwale w temperaturze -80 °C. W eksperymentach utrwalone próbki przechowywane przez okres do trzech miesięcy w temperaturze -80 °C dały spójne wyniki. W przypadku barwienia przeciwciał inkubacja przez noc może zwiększyć dokładność, szczególnie w przypadku subtelnych zmian fosforylacji, chociaż zależy to od konkretnego eksperymentu i efektów badanego leku. Krótsza, trwająca 1 godzinę inkubacja była również testowana na lodzie, chronionym przed światłem, co w niektórych przypadkach dało zadowalające wyniki. Aby zapewnić dokładną ocenę szumu tła, zaleca się stosowanie kontroli izotypu jako punktu odniesienia dla wiązania niespecyficznego, jak pokazano na rysunku 3.
Modyfikacje i rozwiązywanie problemów z techniką
Aby rozwinąć biegłość techniczną, stażyści w naszej grupie ćwiczą technikę wprowadzania igły na uśpionych myszach, gdzie prawidłowe umieszczenie można potwierdzić przez sekcję. Procedura na żywych zwierzętach jest wykonywana najbardziej efektywnie przez dwóch operatorów, z których jeden może skupić się na aspiracjach, podczas gdy asystent jest dedykowany do zadań związanych z monitorowaniem zwierząt i obsługą próbek. W rzadkich przypadkach, gdy nie jest możliwe uzyskanie aspiracji po kilku próbach, zaleca się przerwanie zabiegu, ponieważ ryzyko kontuzji wzrasta z każdą próbą. Równie ważne jest monitorowanie zwierząt po zabiegu. Obserwacja oznak infekcji, bólu lub stresu zapewnia dobre samopoczucie myszy i wiarygodność badania. Warunki mieszkaniowe powinny sprzyjać rekonwalescencji, z odpowiednią ściółką i odżywianiem, aby zminimalizować zewnętrzne czynniki stresogenne.
W przypadku analizy metodą cytometrii przepływowej zaleca się jednoczesne przetwarzanie wszystkich utrwalonych i zakonserwowanych próbek z różnych dni aspiracji szpiku kostnego. Różnice w rehydratacji i barwieniu próbki spowodowane różnicami w dniach obsługi lub operatorach mogą wpływać na czułość fluorescencji wykrywaną przez cytometr. Aby zapewnić spójne wyniki, zoptymalizuj ustawienia napięcia cytometru, aby utrzymać wszystkie barwione próbki w zakresie wykrywania przed kontynuowaniem. Białko p-4EBP1 sprzężone z Alexa Fluor 488 wykazuje najwyższą jasność spośród markerów w tym panelu, co czyni je wiarygodnym odniesieniem do ustawiania maksymalnego zakresu wykrywania. Chociaż panel przeciwciał przedstawiony w tym protokole nie wymagał regulacji kompensacji, może się to różnić w zależności od zastosowanego spektralnego cytometru przepływowego.
Ograniczenia
Jednym z głównych ograniczeń tej techniki jest liczba komórek pobieranych podczas aspiracji szpiku kostnego. Aby zapewnić wiarygodne wyniki, konieczne jest wybarwienie wystarczającej liczby komórek, aby przeanalizować co najmniej około 10 000 komórek na próbkę. Analizowanie zbyt małej liczby komórek może prowadzić do znacznych różnic między próbkami, co wpływa negatywnie na dokładność i możliwość interpretacji danych. Zapewnienie odpowiedniej liczby komórek ma kluczowe znaczenie dla solidnych i powtarzalnych badań mechanistycznych.
Do analizy danych stosuje się strategię bramkowania zilustrowaną na rysunku 3A . Po pierwsze, po wykluczeniu dubletów, interesujące komórki są identyfikowane za pomocą ludzkiego przeciwciała CD45 sprzężonego z BUV395. Następnie bramkowanie dla żywych komórek odbywa się za pomocą Zombie NIR. Na koniec oblicza się medianę intensywności fluorescencji (MFI) dla każdej fosfoproteiny (ryc. 3B). Wszystkie komórki analizowane pod kątem wszystkich fosforylowanych białek bramkowano przy użyciu tej samej strategii, zapewniając spójność i porównywalność w populacjach komórek AML.
Innym ograniczeniem tej metody jest możliwość wystąpienia szumu tła, który może wynikać z niespecyficznego wiązania przeciwciał, niewystarczającego mycia, autofluorescencji komórek lub niewłaściwej przepuszczalności. Może to wpłynąć na specyficzność sygnału i zmniejszyć dokładność analizy cytometrii fosfoprzepływowej. Dla użytkowników, którzy napotykają te problemy, zalecany jest dodatkowy etap prania w celu zmniejszenia szumów tła, a odczynniki blokujące Fc mogą być używane w celu zminimalizowania niespecyficznego wiązania. Ponadto fluorescencja martwych komórek może zakłócać wyniki, co sprawia, że niezbędne jest stosowanie barwników żywotności. Co ważne, aby analiza była dokładna, liczba analizowanych komórek nie powinna być mniejsza niż 500 komórek AML, aby zapewnić wiarygodne i powtarzalne wyniki. Ważne jest również, aby upewnić się, że podczas barwienia używana jest podobna liczba komórek, aby zachować spójność we wszystkich próbkach. Pomimo tych ograniczeń staranna optymalizacja kontroli i strategii bramkowania może zwiększyć niezawodność metody.
Znaczenie tej techniki
Technika aspiracji szpiku kostnego została już opublikowana3; Jednak w tym protokole zawarto zaktualizowaną technikę z wyjaśnieniem podkreślającym dwie zalety: lepsze unieruchomienie i zastosowanie podejścia dwuigłowego w celu zwiększenia precyzji i spójności aspiracji szpiku kostnego, zapobiegając wszelkim problemom z zablokowaniem igły fragmentami kości. W przypadku badań podłużnych aspiracja kości udowej może być wykonywana wielokrotnie, co stanowi potężną metodę śledzenia zmian biologicznych w czasie u poszczególnych zwierząt. Zaleca się co najmniej miesięczny okres rekonwalescencji między aspiracjami na tej samej kości udowej, aby umożliwić wystarczające gojenie kości i regenerację szpiku kostnego. W przypadku stosowania przeciwległej kości udowej wystarczy krótszy odstęp wynoszący jeden tydzień, aby upewnić się, że mysz wyzdrowiała po skutkach znieczulenia i znieczulenia bez wprowadzania nadmiernego stresu lub zmienności fizjologicznej.
Podsumowując, ta połączona technika aspiracji szpiku kostnego i cytometrii przepływowej dostarcza cennych informacji na temat kluczowych szlaków sygnałowych, w tym JAK/p-STAT5, mTORC1/p-4EBP1, mTORC1/p-RPS6 i MEK/p-ERK1/2. Szlaki te odgrywają znaczącą rolę w oporności na leczenie w AML. Technika ta pozwala na wielokrotne pobieranie próbek od tego samego zwierzęcia, umożliwiając monitorowanie w czasie rzeczywistym postępu choroby i odpowiedzi na terapię na poziomie pojedynczej komórki.
Cytometria fosfoprzepływowa wychwytuje zdarzenia fosforylacji i zachowuje niejednorodność komórkową 4,23,24. To sprawia, że jest to szczególnie cenne dla zrozumienia dynamicznych odpowiedzi komórkowych na terapię w określonych subpopulacjach białaczkowych.
Przyszłe zastosowania
Protokół ten stanowi cenne narzędzie do badania mechanizmów leżących u podstaw adaptacji leczenia i pojawiania się oporności w AML, torując drogę do głębszego wglądu i potencjalnych postępów terapeutycznych. Przyszłe badania mogą zintegrować to podejście z transkryptomiką lub proteomiką pojedynczych komórek, aby dokładniej przeanalizować mechanizmy molekularne napędzające oporność i postęp choroby25. Ponadto zastosowanie tej metody do innych nowotworów hematologicznych lub stanów zapalnych może poszerzyć jej wpływ w badaniach translacyjnych.
Dzięki udoskonaleniu tego protokołu i wyeliminowaniu jego ograniczeń, podejście to może stać się standardową metodą badania sygnalizacji fosfoproteinowej w chorobach hematologicznych, ostatecznie pomagając w opracowaniu skuteczniejszych strategii terapeutycznych. Podsumowując, protokół ten stanowi cenne narzędzie do badania mechanizmów leżących u podstaw adaptacji leczenia i pojawiania się oporności w AML, torując drogę do głębszego wglądu i potencjalnych postępów terapeutycznych.