La formazione di un trombo da puntura che porta alla cessazione dell'emorragia è uno degli eventi più essenziali nella vita1. Eppure, nonostante questa essenzialità, la conoscenza di ciò che accade strutturalmente durante la formazione di trombi, che si tratti di una vena, di un'arteria, di un evento aterosclerotico o di un coagulo occlusivo, è stata limitata dalla risoluzione e dalla profondità dell'imaging. La microscopia ottica convenzionale è limitata in profondità rispetto a un trombo di una ferita da puntura completamente formato, da 200 a 300 μm in Z1, e in livello di risoluzione rispetto alle dimensioni degli organelli piastrinici e alla loro spaziatura, spesso inferiore a 30 nm2. La microscopia ottica a due fotoni può fornire la profondità di imaging necessaria, ma non migliora significativamente la risoluzione. I più recenti progressi nella microscopia ottica, ad esempio le tecniche di super-risoluzione, sono ancora limitati alla risoluzione, in pratica ~20 nm in XY e il doppio in Z, e alla profondità limitata, non più della microscopia ottica convenzionale. Inoltre, la microscopia ottica a super-risoluzione, come gran parte della microscopia ottica di ricerca, si basa sulla microscopia a fluorescenza, una tecnica che è intrinsecamente orientata verso un piccolo insieme di proteine candidate per le quali esistono buoni anticorpi o buoni costrutti marcati3. In conclusione, la microscopia elettronica a scansione convenzionale può, al massimo, visualizzare la superficie del trombo ricco di piastrine in formazione.
Per superare questi limiti tecnici alla caratterizzazione della struttura del trombo, avevamo tre obiettivi. In primo luogo, produrre in modo riproducibile una ferita da puntura definita in una vena o arteria di topo che potrebbe quindi essere prontamente stabilizzata in situ mediante fissazione chimica. In secondo luogo, applicare una procedura preparativa che enfatizzi la conservazione della membrana, un obiettivo coerente con l'obiettivo di definire la posizione delle singole piastrine all'interno del trombo in formazione. In terzo luogo, utilizzare una tecnica di visualizzazione imparziale che, in una singola immagine, potrebbe essere scalata da nanometri a quasi millimetri.
La microscopia elettronica montata su larga area è stata scelta come principale tecnica di visualizzazione finale per un unico importante motivo: nell'imaging al microscopio elettronico, si vede una vasta gamma di caratteristiche all'interno di una cellula che delinea i suoi organelli e le caratteristiche all'interno degli organelli. Piccoli oggetti come i ribosomi possono essere riconosciuti. Questa gamma di caratteristiche è dovuta al fatto che i coloranti di metalli pesanti densi di elettroni, uranile, piombo e osmio, che vengono utilizzati per la microscopia elettronica per produrre contrasto, si legano a un'ampia gamma di molecole. In un'immagine al microscopio elettronico, si vede molto di ciò che c'è, mentre con gli approcci di immunofluorescenza e marcatura delle proteine, si vede solo ciò che si illumina. Ciò significa, ad esempio, i siti antigenici presenti su una data singola specie proteica. Nel caso di una molecola marcata, spesso una proteina, è il sito o i siti in cui si trova quella proteina. Tutte le altre molecole sono scure e non illuminate. Tuttavia, questa scelta della microscopia elettronica è pratica? Un trombo da puntura ha una dimensione di 300 x 500 μm e, con una dimensione dei pixel di 3 nm, si tratta di un'immagine di 100.000 x 167.000 pixel. Una fotocamera per microscopio elettronico di alta qualità ha 4000 x 4000 pixel. Ciò significa che circa 1000 fotogrammi devono essere uniti/fusi per dare un'unica immagine. Questa è una possibilità che è stata presente nella maggior parte dei microscopi elettronici prodotti negli ultimi 15 anni. Il tavolino del microscopio è computerizzato e le immagini possono essere unite insieme con un computer. Questa è la logica che ha portato alle scelte alla base della formulazione del protocollo presentato.
In conclusione, presentiamo di seguito una serie di passaggi che forniscono una ferita riproducibile nella vena o nell'arteria dei topi che poi, seguendo le fasi di fissazione in situ e le successive fasi di inclusione, possono essere visualizzate mediante microscopia elettronica a trasmissione ad ampia area montata su scala nm e nell'immagine cucita visualizzata su scala vicina ai mm, la scala dell'effettiva trombo fisso. Una scalabilità di questo tipo è necessaria per comprendere la formazione di trombi sia come un problema in ematologia/salute che come un sistema di biologia dello sviluppo in cui le piastrine sono il principale tipo di cellula. Questi progressi offrono una delle principali virtù della microscopia elettronica, vale a dire che si vede ciò che c'è, non solo ciò che si illumina. Per un protocollo dettagliato sulla preparazione dei campioni per la microscopia elettronica a scansione frontale a blocchi seriali (SBF-SEM), il lettore è indirizzato a un recente articolo di Joshi et al.4.