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Method Article
Questo studio presenta un metodo pionieristico per quantificare i sottogruppi di cellule natural killer uterine durante la finestra di impianto utilizzando tecniche avanzate di colorazione immunoistochimica fluorescente multiplexata.
L'immunoistochimica (IHC) svolge un ruolo cruciale nella ricerca biologica e nella diagnosi clinica, essendo il metodo più comunemente usato per identificare e visualizzare gli antigeni tissutali. Tuttavia, i metodi tradizionali di colorazione IHC hanno dei limiti nel distinguere i vari sottotipi di cellule immunitarie. Questa sfida ha spinto gli scienziati a esplorare nuove tecnologie e metodologie per l'identificazione e la differenziazione precise dei sottotipi di cellule immunitarie. Negli ultimi anni, l'IHC multiplex è emerso come una soluzione, che consente il rilevamento simultaneo di più antigeni e la loro visualizzazione all'interno dello stesso campione di tessuto. Le cellule natural killer uterine (uNK) svolgono un ruolo fondamentale nei processi iniziali della gravidanza, tra cui la decidualizzazione, il rimodellamento delle arterie spirali uterine e l'impianto dell'embrione. Diversi sottotipi di cellule uNK mostrano funzioni diverse, consentendo loro di coordinare vari eventi biologici per il successo dello sviluppo embrionale e della gravidanza. Pertanto, una ricerca approfondita sui sottotipi di cellule uNK è essenziale per chiarire i meccanismi di regolazione immunitaria durante la gravidanza. Tali studi forniscono preziose informazioni e nuovi approcci per affrontare condizioni correlate come l'infertilità e l'insufficienza riproduttiva ricorrente. Questo articolo introduce un protocollo dettagliato di colorazione IHC multiplex per lo studio della densità di quattro sottotipi di cellule uNK in campioni endometriali durante la finestra di impianto (WOI). Il protocollo include la preparazione dei campioni, l'ottimizzazione dei marcatori dei sottotipi, l'imaging microscopico e l'analisi dei dati. Questo protocollo di colorazione IHC multiplex offre un'elevata specificità e sensibilità, consentendo il rilevamento simultaneo di diversi sottotipi di cellule uNK, fornendo così ai ricercatori un potente strumento per esplorare le complessità e i meccanismi della regolazione immunitaria durante la gravidanza.
Il primo nato vivo documentato dopo la fecondazione in vitro-trasferimento di embrioni (IVF-ET) è stato riportato nel 1978. Negli ultimi 40 anni, c'è stata una forte domanda di assistenza di FIV-ET tra le coppie sterili1. Nel 2021, 238.126 pazienti hanno iniziato un totale di 413.776 cicli di fecondazione in vitro negli Stati Uniti. Ciò segna un aumento del 25% dei cicli rispetto a 2 anni prima e un aumento del 135% rispetto al 20122. Questo aumento è principalmente attribuito alla crescente prevalenza dell'infertilità e al ritardo nella pianificazione della gravidanza. I progressi nelle tecniche di coltura embrionale e nei protocolli di superovulazione hanno portato a un aumento del tasso di nati vivi per ciclo ET, raggiungendo il 30%-50% nelle donne di età inferiore ai 40 anni e meno del 30% nelle donne di età superiore ai 40 anni2. Tuttavia, nonostante questi progressi, oltre la metà degli embrioni trasferiti non riesce ancora a impiantarsi. Il fallimento ripetuto dell'impianto (RIF), tipicamente definito come fallimento dopo tre o più tentativi consecutivi di trasferimento di embrioni di alta qualità, colpisce il 15% delle donne che si sottopongono a FIV-ET3. Le coppie con RIF sono estremamente vulnerabili e più inclini a sottoporsi a procedure costose e non necessarie che possono esporle a rischi eccessivi4. Pertanto, comprendere le cause della RIF e migliorare l'impianto dell'embrione è fondamentale per migliorare il successo della FIV-ET, in particolare per le donne con RIF. La preparazione dell'endometrio è fondamentale per il successo dell'impianto dell'embrione. Questo processo è caratterizzato da un significativo accumulo di cellule natural killer uterine (uNK), che passano dal costituire il 30% dei linfociti totali nell'endometrio durante la fase centrale della secrezione al 70%-80% nella decidua durante l'inizio della gravidanza5. In particolare, le cellule uNK differiscono dalle cellule NK periferiche, che sono linfociti citotossici fondamentali per il sistema immunitario innato per causare la morte delle cellule infette attraverso la lisi o l'apoptosi. Sebbene le funzioni esatte delle cellule uNK non siano ancora completamente comprese, diverse linee di evidenza suggeriscono che siano coinvolte nel rimodellamento dell'angiogenesi, nell'invasione del trofoblasto e nello sviluppo fetale6. L'associazione tra la percentuale di cellule uNK rispetto alle cellule stromali e RIF ha raccolto un'ampia attrattiva negli ultimi 20 anni. Una recente meta-analisi, che ha incluso 8 studi che hanno coinvolto 604 donne, ha dimostrato che la densità delle cellule CD56+uNK durante la fase medio-luteale è significativamente aumentata nelle donne con RIF rispetto ai controlli fertili7. Tuttavia, è importante notare che le caratteristiche delle cellule uNK durante la fase medio-luteale differiscono in modo significativo da quelle delle cellule NK deciduali (dNK). Sebbene le cellule uNK possano differenziarsi ulteriormente in vari sottogruppi di cellule dNK dopo la gravidanza, la misurazione delle cellule uNK da sola non rappresenta accuratamente le cellule dNK8. Le cellule uNK subiscono una differenziazione dinamica e svolgono ruoli diversi nel ciclo mestruale e nei processi di decidualizzazione, rendendoli più complessi di quanto possa essere identificato dal solo CD56. Sono necessari più marcatori per ottenere una comprensione completa del comportamento delle cellule uNK durante la preparazione dell'endometrio. Il nostro recente studio ha utilizzato il sequenziamento dell'RNA a singola cellula per identificare la diversità delle cellule uNK durante i cicli mestruali. I risultati, convalidati utilizzando la citometria a flusso, hanno mostrato la presenza di quattro distinti sottotipi di cellule uNK, ciascuno dei quali mostra cambiamenti dinamici durante il ciclo mestruale9. L'analisi dell'arricchimento genico e l'arricchimento funzionale dell'ontologia genica indicano che questi sottogruppi di uNK svolgono funzioni diverse nelle varie fasi delle mestruazioni. Tuttavia, la citometria a flusso non è universalmente accessibile nei laboratori clinici e l'elaborazione immediata di tessuto endometriale fresco per la digestione enzimatica rende impossibile ripetere le fasi sperimentali in caso di errori.
Lo scopo di questo studio è stato, quindi, quello di indagare la misurazione di queste quattro sottopopolazioni di cellule NK utilizzando un test di colorazione multiplex, che fornisce un approccio diagnostico più pratico. Nella colorazione multipla, diversi anticorpi specifici contro ciascun bersaglio sono collegati a diverse etichette di fluorofori che emettono diverse lunghezze d'onda della luce quando eccitati da una specifica lunghezza d'onda della luce. Rispetto al tradizionale metodo di colorazione IHC, questo metodo può confrontare quantitativamente l'abbondanza relativa e la distribuzione di più bersagli in un campione e fornire informazioni sull'interazione e la co-localizzazione di diversi bersagli, consentendoci di identificare diversi sottotipi di cellule uNK. Questo approccio non solo approfondirà la nostra comprensione della relazione tra cellule uNK e RIF, ma fornirà anche spunti per lo studio di altre sottopopolazioni di cellule immunitarie nelle malattie correlate all'endometrio.
Lo studio è stato approvato dal Comitato etico per la ricerca clinica del cluster orientale dell'Università cinese congiunta di Hong Kong-Nuovi Territori (CREC n. rif.: 2022.581). Le donne con RIF sono state reclutate presso l'Assisted Reproductive Technology Center, Prince of Wales Hospital, Chinese University of Hong Kong. La RIF è stata definita come l'incapacità di ottenere una gravidanza clinica dopo il trasferimento di almeno 4 embrioni di buona qualità in un minimo di 3 cicli freschi o congelati in una donna di età inferiore ai 40 anni e10. Il consenso informato è stato ottenuto dalle partecipanti prima di raccogliere le biopsie endometriali.
1. Acquisizione ed elaborazione di campioni endometriali
2. Ottimizzazione delle condizioni di immunoistochimica multiplex
3. Processo m-IHC
4. Acquisizione e analisi delle immagini
Per mantenere la coerenza nei tempi di raccolta dei campioni endometriali per le donne sottoposte al ciclo naturale, è stato eseguito un test delle urine per rilevare con precisione il picco dell'ormone luteinizzante (LH), con biopsie endometriali condotte 7 giorni dopo il picco di LH. Per le donne sottoposte a cicli di terapia ormonale sostitutiva, i campioni sono stati programmati esattamente 5 giorni dopo l'inizio dell'integrazione di progesterone. Per quantificare diversi sottotipi ...
L'impianto dell'embrione comporta una complessa interazione tra l'embrione e l'endometrio. Lo stato immunologico dell'omeostasi endometriale gioca un ruolo fondamentale nel determinare la ricettività endometriale. Durante la WOI, la popolazione leucocitaria predominante nell'endometrio è costituita dalle cellule NK. Circa il 90% delle cellule uNK mostra un'elevata espressione di CD56 ma manca di CD16. Tuttavia, un sottogruppo minore di cellule uNK assomiglia alle cellule NK del sangue ...
Gli autori dichiarano di non avere conflitti di interesse da divulgare.
Il presente studio è stato sostenuto dal Fondo per la salute e la ricerca medica (10210956).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
CD49a | Novus Biologicals | NBP2-76478 | Primary antibodies |
CD56 | Leica | NCL-L-CD56-504 | Primary antibodies |
CD16 | abcam | ab183354 | Primary antibodies |
CXCR4 | R&D | MAB172 | Primary antibodies |
Amplification diluent | Akoya Biosciences | FP1498 series | Fluorophore dilution buffer |
Antibody diluents | Akoya Biosciences | ARD1001EA | Dilute the antibody |
Citrate buffered solution, pH 6.0 /9.0(10x) | Akoya Biosciences | A6001/A9001 | Antigen retrieval solution |
inForm advanced image analysis software | Akoya Biosciences | inForm Tissue Finder Software 2.2.6 | Data analysis software |
Mantra Workstations | Akoya Biosciences | CLS140089 | Spectral imaging |
microwave | Akoya Biosciences | inverter | Microwave stripping |
TSA 520 | Akoya Biosciences | FP1487001K | Suitable tyramide-based fluorescent reagents |
TSA 620 | Akoya Biosciences | FP1495001K | Suitable tyramide-based fluorescent reagents |
TSA 650 | Akoya Biosciences | FP1496001K | Suitable tyramide-based fluorescent reagents |
TSA 570 | Akoya Biosciences | FP1488001K | Suitable tyramide-based fluorescent reagents |
Poly-L-lysine coated slides | Fisher Technologies | 120-550-15 | Slides for routine histological use |
PolyHRP Broad Spectrum | Perkin Elmer | ARH1001EA | Secondary antibodies |
Invitrogen™ Fluoromount-G™ Mounting Medium | ThemoFisher Science | 495802 | Installation |
Spectral DAPI | Akoya Biosciences | FP1490A | Nucleic acid staining |
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