Bruno Saubaméa, Dominique Bellet, Virginie Dangles-Marie, Louis-Bastien Weiswald, Sophie Richon, Jean-Marc Guinebretière, Institut des sciences du Médicament -Toxicologie - Chimie - Environnement ( IFR71 ), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris- Chimie ParisTech-PSL ( ENSCP ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut de Recherche pour le Développement ( IRD ) -Université Paris Descartes - Paris 5 ( UPD5 ), Service de Pathologie, Hôpital René HUGUENIN (Saint-Cloud)-INSTITUT CURIE, Service de Médecine Nucléaire, INSTITUT CURIE-Hôpital René HUGUENIN (Saint-Cloud), Neuropsychopharmacologie des addictions. Vulnérabilité et variabilité expérimentale et clinique ( NAVVEC (UM 81) ), Université Paris Diderot - Paris 7 ( UPD7 ) -Institut des sciences du Médicament -Toxicologie - Chimie - Environnement ( IFR71 ), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris- Chimie ParisTech-PSL ( ENSCP ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut de Recherche pour le Développement ( IRD ) -Université Paris Descartes - Paris 5 ( UPD5 ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris- Chimie ParisTech-PSL ( ENSCP ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut de Recherche pour le Développement ( IRD ) -Université Paris Descartes - Paris 5 ( UPD5 ) -Université Paris Descartes - Paris 5 ( UPD5 ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), This work was supported by Ligue Contre le Cancer, Comité Ile-de-France (Grant RS 06/75-71, RS 07/75-45), Institut National du Cancer et Cancérôpole Ile de France ('COLOMETASTEM' and 'CSC cross platform network' projects), Philippe and Denis Bloch Cancer Research Grant, Patrick Roy Translational Medicine Grant, Sally Paget-Brown Translational Research Grant, Geneviève and Jean-Paul Driot Transformative Research grant. LBW was supported by a predoctoral fellowship from the Association d'Aide à la Recherche Cancérologique de Saint-Cloud and from The Association pour la Recherche sur le Cance, Institut des sciences du Médicament -Toxicologie - Chimie - Environnement (IFR71), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Curie [Paris]-Hôpital René HUGUENIN (Saint-Cloud), Neuropsychopharmacologie des addictions. Vulnérabilité et variabilité expérimentale et clinique (NAVVEC - UM 81 (UMR 8206/ U705)), Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut des sciences du Médicament -Toxicologie - Chimie - Environnement (IFR71), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), BMC, Ed., Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5), Hôpital René HUGUENIN (Saint-Cloud)-Institut Curie [Paris], Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut des sciences du Médicament -Toxicologie - Chimie - Environnement (IFR71), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)
Background Multicellular tumour sphere models have been shown to closely mimic phenotype characteristics of in vivo solid tumours, or to allow in vitro propagation of cancer stem cells (CSCs). CSCs are usually characterized by the expression of specific membrane markers using flow cytometry (FC) after enzymatic dissociation. Consequently, the spatial location of positive cells within spheres is not documented. Confocal microscopy is the best technique for the imaging of thick biological specimens after multi-labelling but suffers from poor antibody penetration. Thus, we describe here a new protocol for in situ confocal imaging of protein expression in intact spheroids. Methods Protein expression in whole spheroids (150 μm in diameter) from two human colon cancer cell lines, HT29 and CT320X6, has been investigated with confocal immunostaining, then compared with profiles obtained through paraffin immunohistochemistry (pIHC) and FC. Target antigens, relevant for colon cancer and with different expression patterns, have been studied. Results We first demonstrate that our procedure overcomes the well-known problem of antibody penetration in compact structures by performing immunostaining of EpCAM, a membrane protein expressed by all cells within our spheroids. EpCAM expression is detected in all cells, even the deepest ones. Likewise, antibody access is confirmed with CK20 and CD44 immunostaining. Confocal imaging shows that 100% of cells express β-catenin, mainly present in the plasma membrane with also cytoplasmic and nuclear staining, in agreement with FC and pIHC data. pIHC and confocal imaging show similar CA 19-9 cytoplasmic and membranar expression profile in a cell subpopulation. CA 19-9+ cell count confirms confocal imaging as a highly sensitive method (75%, 62% and 51%, for FC, confocal imaging and pIHC, respectively). Finally, confocal imaging reveals that the weak expression of CD133, a putative colon CSC marker, is restricted to the luminal cell surface of colorectal cancer acini, with CD133+ cellular debris into glandular lumina. Conclusion The present protocol enables in situ visualization of protein expression in compact three-dimensional models by whole mount confocal imaging, allowing the accurate localization and quantification of cells expressing specific markers. It should prove useful to study rare events like CSCs within tumour spheres.