Glioblastoma (GBM) jest agresywnym, silnie inwazyjnym i heterogennym pierwotnym złośliwym nowotworem mózgu, wiążącym się ze słabymi rokowaniami przeżycia pacjentów mimo stosowania obecnych standardowych terapii1. Charakterystyczną cechą GBM jest głęboko immunosupresyjne mikrośrodowisko guza (TME), które przyczynia się do oporności na strategie immunoterapeutyczne2,3. Immunosupresję w GBM napędza wiele mechanizmów, w tym ograniczona infiltracja efektorowych limfocytów T oraz indukcja dysfunkcji i wyczerpania limfocytów T4. Ponadto komórki macierzystopodobne GBM (GSCs), będące subpopulacją komórek GBM, dodatkowo wspomagają unikanie odpowiedzi immunologicznej poprzez utrzymywanie immunologicznie „zimnego” TME, charakteryzującego się ograniczoną aktywnością cytotoksyczną układu odpornościowego5. Cechy te podkreślają znaczenie dokładnej charakterystyki populacji infiltrujących guz komórek odpornościowych oraz ich stanów funkcjonalnych w TME GBM.
Immunohistochemia (IHC) pozostaje jedną z najpowszechniej stosowanych metod oceny nacieku komórek odpornościowych w tkankach nowotworowych, ponieważ pozwala na zachowanie architektury tkanki, umożliwiając jednocześnie wizualizację, lokalizację i półilościową ocenę markerów komórkowych in situ6,7,8,9,10,11,12. Poprzednie badania immunohistochemiczne i immunoprofilowania znacznie poszerzyły naszą wiedzę na temat krajobrazu immunologicznego GBM i pozwoliły zidentyfikować populacje komórek odpornościowych związanych z progresją nowotworu oraz odpowiedzią terapeutyczną12,13,14,15,16. Jednobarwna chromogenna IHC jest szczególnie użyteczna w wykrywaniu pojedynczych markerów odpornościowych w przekrojach tkanek utrwalonych w formalinie i zatopionych w parafinie (FFPE)12,13,15,17,18,19,20. Z kolei dwubarwna chromogenna IHC umożliwia jednoczesną wizualizację dwóch markerów w tym samym przekroju tkanki, co ułatwia ocenę fenotypu komórkowego, proliferacji lub stanu aktywacji12,19,21.
Pomimo tych postępów, praktyczne i zstandaryzowane protokoły chromogennej IHC oparte na substratach, które można zastosować w immunokompetentnych modelach GBM pochodzących z GSC, pozostają ograniczone. Co więcej, chromogenna IHC w przypadku GBM jest trudniejsza niż w wielu innych guzach litych ze względu na rzadką i heterogenną infiltrację komórek odpornościowych, rozległą heterogenność wewnątrznowotworową oraz silnie immunosupresywne i złożone TME, co utrudnia dokładną wizualizację i interpretację wielu populacji komórkowych w obrębie tego samego skrawka tkanki2,3,4. Podwójna chromogenna IHC stwarza dodatkowe wyzwania techniczne, szczególnie gdy oba przeciwciała pierwszorzędowe zostały wytworzone u tego samego gatunku gospodarza, co wymaga starnej optymalizacji kompatybilności przeciwciał, strategii sekwencyjnego barwienia w celu jednoczesnej detekcji dwóch antygenów w obrębie jednego skrawka tkanki oraz wyboru substratu chromogennego, aby zapewnić wyraźne rozróżnienie markerów w mikroskopii świetlnej.
W niniejszej pracy opisujemy powtarzalne protokoły IHC oparte na substratach, w wersji jednobarwnej i dwubarwnej, które skutecznie wykrywają reprezentatywne antygeny powierzchniowe i wewnątrzkomórkowe związane z naciekającymi guz immunokompetentnymi komórkami w ortotopowym modelu GBM pochodzącym z 005 GSC22,23,24. Te chromogenne protokoły IHC oparte na substratach mogą zostać zaadaptowane do innych przedklinicznych modeli nowotworowych, a potencjalnie również do ludzkich próbek nowotworowych utrwalonych w FFPE. Pobrane tkanki mózgu myszy utrwalano w 10% neutralnie buforowanej formalinie przez noc (~12 h) przed rutynowym przygotowaniem tkanek i zatopieniem w parafinie, zgodnie z wcześniejszymi opisami19. Bloki FFPE przecinano (grubość 5 µm19) na dodatnio naładowane szkiełka mikroskopowe i przechowywano w temperaturze pokojowej do momentu użycia. Jednobarwna IHC wykorzystuje chromogenny system detekcji oparty na peroksydazie chrzanowej (HRP) z wykorzystaniem 3,3′-diaminobenzydyny (DAB) jako substratu w celu wygenerowania brązowego sygnału umożliwiającego wizualizację poszczególnych antygenów pod mikroskopem świetlnym. Ten schemat postępowania jest odpowiedni do wykrywania zarówno antygenów związanych z błoną komórkową, jak i antygenów wewnątrzkomórkowych w sekcjach tkanek FFPE.
Dwukolorowa IHC umożliwia jednoczesne wykrywanie dwóch antygenów w tym samym przekroju tkanki, lecz wymaga dodatkowej optymalizacji w celu zapewnienia kompatybilności przeciwciał i wyraźnej separacji sygnałów chromogennych. Barwienie dwukolorowe IHC jest stosunkowo proste, gdy przeciwciała pierwszorzędowe zostały wytworzone u różnych gatunków gospodarzy, co pozwala na zastosowanie gatunkowo specyficznych przeciwciał wtórnych. Jednakże jednoczesne wykrywanie staje się bardziej wymagające technicznie, gdy oba przeciwciała pierwszorzędowe pochodzą od tego samego gatunku gospodarza. Aby rozwiązać ten problem, opisany tutaj schemat pracy dwukolorowej IHC wykorzystuje strategię sekwencyjnego barwienia chromogennego opartego na fosfatazie zasadowej (AP) z użyciem odrębnych substratów, co pozwala na wyraźne rozróżnienie wizualne sygnałów dwóch antygenów w mikroskopii świetlnej.
Oba schematy obejmują etapy deparafinowania tkanek, rehydratacji, odsłaniania antygenów, blokowania, barwienia, odwodnienia, przejaśniania i montowania. Przygotowanie odczynników ma kluczowe znaczenie dla jakości barwienia i powtarzalności wyników (patrz Supplementary File 1). Podobnie, odpowiednie rozcieńczenia przeciwciał pierwszorzędowych są krytyczne dla sukcesu protokołu barwienia; rozcieńczanie wykonuje się bezpośrednio przed użyciem w 2,5% normalnym surowicy konia lub kozy, w zależności od gatunku gospodarza odpowiadającego przeciwciała wtórnego (patrz Table 1). W Table 2 przedstawiono również listę gatunkowo specyficznych przeciwciał wtórnych stosowanych do barwienia jednobarwnego i dwubarwnego. IHC jednobarwne wykorzystuje odczynniki do przejaśniania i montowania na bazie ksylenu, natomiast IHC dwubarwne wymaga alternatyw wolnych od ksylenu (np. Histo-Clear), ponieważ substrat jest częściowo rozpuszczalny w ksylenie (patrz lista substratów w Table 3).