Opisany tutaj protokół umożliwia wewnątrzkomórkowe barwienie białek docelowych, dla których niedostępne są komercyjne przeciwciała zwalidowane do cytometrii przepływowej. Jako reprezentatywny przykład oceniono barwienie podjednostki 1 czynnika splicingowego 3a (SF3A1), powszechnie ekspresowanego białka splicingowego lokalizującego się w jądrze komórkowym, z wykorzystaniem króliczego przeciwciała poliklonalnego skierowanego przeciwko peptydowi odpowiadającemu aminokwasom 18–37 SF3A1 (SF3A118–37; EPKQPTEEEASSKEDSAPSK)18,19.
Aby ocenić przebieg procesu barwienia, komórki barwiono niekonjugowanym pierwszorzędowym poliklonalnym przeciwciałem anty-SF3A118–37 albo przed, albo po traktowaniu samym paraformaldehydem (PFA) lub sekwencyjnym traktowaniu PFA + EtOH (Rysunki 1 i 2). Zgodnie z oczekiwaniami, w próbkach barwionych przed traktowaniem PFA (Pre-PFA) lub przed sekwencyjnym traktowaniem PFA i EtOH (Pre-EtOH) nie wykryto populacji SF3A1-dodatniej (Rysunek 2A). Barwienie wykonane po samym traktowaniu PFA (Post-PFA) pozwoliło zidentyfikować niewielką populację SF3A1-dodatnią (Rysunek 2B). W przeciwieństwie do tego, wyraźna populacja SF3A1-dodatnia była obserwowana tylko wtedy, gdy barwienie przeprowadzono po permeabilizacji EtOH (Post-EtOH) (Rysunek 2B). Wyniki te wskazują, że opisany proces pozwala wykryć znacznie silniejsze barwienie SF3A1 po permeabilizacji EtOH niż po samym traktowaniu PFA.

Rysunek 2Ocena barwienia SF3A1 po fiksacji paraformaldehydem i permeabilizacji etanolem. Reprezentatywne wykresy z cytometrii przepływowej żywych, negatywnych pod względem barwnika żywotności komórek K562, pokazujące fluorescencję DyLight 488 (DL488) w zestawieniu z obszarem rozproszenia bocznego (SSC-A). Obramowany obszar wskazuje populację pozytywną pod kątem SF3A1 (SF3A1⁺). SF3A1, podjednostka 1 czynnika splicingowego 3a; PFA, paraformaldehyd; EtOH, etanol. (A) Barwienie przeciwciałem SF3A1 wykonane przed fiksacją PFA (Pre-PFA; lewo) lub przed sekwencyjną fiksacją PFA i permeabilizacją EtOH (Pre-EtOH; prawo). (B) Barwienie przeciwciałem SF3A1 wykonane po fiksacji PFA (Post-PFA; lewo) lub po sekwencyjnej fiksacji PFA i permeabilizacji EtOH (Post-EtOH; prawo). (C) Porównanie barwienia SF3A1 po permeabilizacji EtOH trwającej 2 h lub przez noc. Aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny, kliknij tutaj.
Aby ustalić, czy czas ekspozycji na EtOH wpływa na barwienie lub integralność komórek, komórki traktowano EtOH przez 2 h lub przez noc. Analiza cytometryczna nie wykazała istotnych różnic w intensywności barwienia ani w pozornej integralności komórek między obiema warunkami (Rysunek 2C). Wyniki te wskazują, że 2-godzinna permeabilizacja EtOH-em zapewniła barwienie porównywalne z inkubacją nocną w badanych warunkach.
Po potwierdzeniu, że permeabilizacja EtOH doprowadziła do uzyskania wykrywalnego barwienia SF3A1 (Ryc. 2B) oraz ustaleniu bazowego barwienia SF3A1 w obecności konkurującego peptydu (Ryc. 3A), oceniono specyficzność przeciwciał za pomocą konkurencji peptydowej. Komórki inkubowano z peptydem SF3A118–37 lub niespecyficznym peptydem kontrolnym odpowiadającym aminokwasom 778–793 białka SF3A1 (SF3A1778–793; GAVIHLALKERGGRKK). Peptydy dodawano wraz z przeciwciałem pierwotnym (Protokół, Krok 7). Inkubacja z nadmiarem specyficznego peptydu SF3A118–37 zredukowała odsetek komórek SF3A1-dodatnich do poziomu porównywalnego z kontrolą niebarwioną, podczas gdy niespecyficzny peptyd SF3A1778–793 nie zmienił w stopniu mierzalnym profilu barwienia (Ryc. 3B,C). Eksperymenty z miareczkowaniem peptydów wykazały zależne od dawki hamowanie wiązania przeciwciał przez pokrewny peptyd SF3A118–37 (IC50 = 21.6 nM), podczas gdy nie zaobserwowano żadnego hamowania przy zastosowaniu nawet 50-krotnego nadmiaru molowego niespecyficznego peptydu SF3A1778–793 (Ryc. 3D). Wyniki te dowodzą, że test konkurencji peptydowej może być wykorzystany do oceny hamowania wiązania przeciwciał metodą cytometrii przepływowej.

Rysunek 3Zależne od dawki konkurencyjne hamowanie barwienia przeciwciałem anty-SF3A1 przez pokrewny peptyd. Reprezentatywne wykresy cytometrii przepływowej żywych, negatywnych pod względem barwnika żywotności komórek K562, pokazujące fluorescencję DyLight 488 (DL488) w funkcji powierzchni rozproszenia bocznego (SSC-A). Obszar zaznaczony ramką wskazuje populację pozytywną pod względem SF3A1 (SF3A1⁺). SF3A1, podjednostka 1 czynnika splicingowego 3a. (A) Kontrola niebarwiona i barwienie przeciwciałem anty-SF3A1. (B) Barwienie SF3A1 po dodaniu zależnym od dawki cognatycznego peptydy SF3A1(18–37). (C) Barwienie SF3A1 po dodaniu zależnym od dawki nieswoistego peptydu SF3A1(778–793). Stężenia peptydów wynosiły 216, 43,3, 21,7, 10,8, 5,4 i 2,7 nM; odpowiadające im molowe stosunki peptydu do przeciwciała przedstawione na rysunku obliczono względem stężenia przeciwciała SF3A1 wynoszącego 4,33 nM. (D) Krzywa inhibicji konkurencyjnej przedstawiająca procent komórek pozytywnych pod względem SF3A1 w funkcji stężenia peptydu. Cognatyczny peptyd SF3A1(18–37) hamował wiązanie przeciwciał w sposób zależny od dawki, podczas gdy peptyd SF3A1(778–793) nie wykazywał takiego działania. Półmaksymalne stężenie hamujące (IC₅₀) dla peptydu cognatycznego wyniosło 21,6 nM, wyznaczone przy użyciu najlepiej dopasowanego nieliniowego modelu inhibitora względem znormalizowanej odpowiedzi ze zmiennym nachyleniem. Proszę kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.
Na koniec protokół oceniono pod kątem wykrywania receptora erytropoetyny (EpoR), receptora powierzchniowego, który występuje również wewnątrzkomórkowo podczas biosyntezy receptora oraz po internalizacji indukowanej ligandem20,21. EpoR jest białkiem składającym się z 508 aminokwasów, obejmującym zewnątrzkomórkową domenę N-końcową, pojedynczy region transbłonowy obejmujący aminokwasy 251–273 oraz wewnątrzkomórkową domenę C-końcową. Niekoniugowane królicze przeciwciało poliklonalne anty-EpoR (BS-1424R), uprzednio zwalidowane do western blottingu, immunohistochemii i immunofluorescencji, lecz nie do cytometrii przepływowej22,23,24,25,26, zastosowano zgodnie z opisanym powyżej schematem barwienia. Według producenta przeciwciało BS-1424R zostało wytworzone przeciwko aminokwasom 330–365 w obrębie domeny wewnątrzkomórkowej EpoR.
W przypadku barwienia komórek przed traktowaniem PFA (Pre-PFA), <10% komórek K562 było pozytywnych pod względem barwienia EpoR (Rysunek 4A). W przeciwieństwie do tego, około 77% i 84% komórek K562 było pozytywnych odpowiednio po zastosowaniu samego PFA (Post-PFA) oraz sekwencyjnym zastosowaniu PFA i EtOH (Post-EtOH) (Rycina 4B–D). W przeciwieństwie do barwienia SF3A1, zwiększone barwienie EpoR zaobserwowano po zastosowaniu obu procedur: Post-PFA oraz Post-EtOH (porównać Ryciny 2B i 4D). Wyniki te są zgodne z lokalizacją epitopu BS-1424R w obrębie domeny wewnątrzkomórkowej EpoR. Wykrycie immunoreaktywności EpoR w obu warunkach barwienia wskazuje, że traktowanie PFA w wystarczający sposób permeabilizuje błonę komórkową komórek K562, aby umożliwić wiązanie przeciwciał z epitopem wewnątrzkomórkowym. W tym schemacie postępowania zastosowanie jednego przeciwciała wtórnego wymaga oceny pul powierzchniowych i wewnątrzkomórkowych EpoR z wykorzystaniem oddzielnie traktowanych i barwionych próbek. Ograniczenie to można przezwyciężyć, stosując przeciwciała pierwszorzędowe wytworzone w różnych gatunkach gospodarzy, co umożliwi detekcję multipleksową z wykorzystaniem gatunkowo specyficznych przeciwciał wtórnych.

Rysunek 4. Wykrywanie receptora erytropoetyny (EpoR) w komórkach K562 po zastosowaniu różnych warunków fiksacji i permeabilizacji. Reprezentatywne wykresy z cytometrii przepływowej żywych, negatywnych pod względem barwnika żywotności komórek K562, pokazujące fluorescencję DyLight 488 (DL488) w stosunku do pola rozproszenia bocznego (SSC-A). Obramowany obszar wskazuje populację EpoR-dodatnią (EpoR⁺). Barwienie EpoR wykonano przy użyciu poliklonalnego przeciwciała BS-1424R skierowanego przeciwko aminokwasom 330–365 w obrębie domeny wewnątrzkomórkowej EpoR. (A) Barwienie EpoR przed fiksacją PFA (Pre-PFA). (B) Barwienie EpoR po fiksacji PFA (Post-PFA). (C) Barwienie EpoR po sekwencyjnej fiksacji PFA i permeabilizacji EtOH (Post-EtOH). (D) Ilościowe oznaczenie komórek EpoR-dodatnich dla każdego warunku barwienia. Dane przedstawiono jako średnia ± błąd standardowy średniej (SEM) z trzech niezależnych eksperymentów (n = 3). Istotność statystyczną określono za pomocą testu t Studenta. P < 0.01 oznaczono jako **. Przedstawione porównania to Pre-PFA względem Post-PFA oraz Pre-PFA względem Post-EtOH. Ab, przeciwciało; EpoR, receptor erytropoetyny; PFA, paraformaldehyd; EtOH, etanol. Proszę kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.