该协议概述了如何使用不同深度的FFPE供体块手动构建组织微阵列的磁带方法。
组织微阵列(TMA)是一种重要的研究工具,其中许多福尔马林固定石蜡包埋(FFPE)样品可以表示在单个石蜡阻断中。这是通过使用从不同供体FFPE块的感兴趣区域中提取的组织核心并将其排列成单个TMA石蜡块来实现的。构建完成后,完成的TMA切片可用于进行免疫组化,显色,荧光 原位 杂交(FISH)和RNA ISH研究,以同时评估蛋白质表达以及许多样品中的基因组和转录改变,从而最大限度地减少组织使用并降低试剂成本。有几种不同的 TMA 构造技术。最常见的构造方法之一是接收方法,它最适合相同长度的磁芯,建议最小长度为4 mm。不幸的是,在诊断过程中可以大量切除组织阻滞,通常导致“非理想”供体阻滞厚度小于4 mm。本文和视频重点介绍双面胶带法;一种替代的手动,低成本,易于使用和快速的方法,用于构建低密度(<50芯)TMA,与这些非理想供体块高度兼容。该协议提供了如何使用这种方法构建TMA的分步指南,重点是病理学审查和施工后验证的至关重要性。
福尔马林固定石蜡包埋(FFPE)组织广泛用于形态学和免疫组化化学蛋白表达研究1。然而,发现研究通常需要检查大量组织上的几种标记物,这可能会耗尽珍贵的组织。组织微阵列(TMA)于20世纪80年代引入,是一种重要的研究工具,它将来自许多不同FFPE组织块的感兴趣的小示例区域组装成单个石蜡块,允许同时检查许多组织样品2。因此,TMA避免过度使用高度珍贵且通常罕见的组织样品,同时还降低了与在许多单个样品上进行下游应用相关的成本3,4。
用于构建TMA5存在几种不同的技术,包括自动和半手动方法6,7。后一种方法中的大多数使用受体方法,其中从供体块打孔的组织核心插入预制模具中。然而,建议使用至少4毫米厚的“理想”供体块用于该方法6,7。不幸的是,供体块,特别是那些在用于研究之前已广泛切片用于临床诊断目的的供体块,通常小于4毫米厚,如果不可能或不希望重新嵌入以达到4毫米的深度,则可能将其排除在使用受体方法的TMA构建中。此外,这些程序通常可以使用台式手动组织微阵列或昂贵的自动化仪器,这些仪器对于普通研究实验室来说不容易获得或负担得起。相比之下,双面胶带法或胶带法是一种手动TMA构造方法,与使用廉价,广泛可用,可重复使用或一次性手持式组织微阵列的非理想供体块兼容8,9,10。这种方法通过将块浇注在倒立的直立岩心周围来反转施工过程,这些芯在完成后与TMA的顶部齐平,而不管芯长如何。因此,所有样本在第一次切片时都存在于TMA部分中,这使得构造函数可以从一开始就充分利用这些非理想块。因此,对于非专业研究实验室来说,胶带方法代表了一种具有成本效益且可行的替代方案。
TMA构建并非没有挑战,在选择从中提取核心的组织区域时必须谨慎,使病理学回顾成为TMA构建过程的关键部分11,12。因此,该协议旨在通过强调构建和使用TMA的个体应注意的与TMA构建相关的一些病理缺陷,以及为什么病理学审查应持续到TMA阻滞的整个生命周期,来强调TMA构建中病理学审查的深远重要性。
该协议概述了艾滋病和癌症标本资源(ACSR)技术核心实验室采取的步骤,以使用胶带方法从非理想供体块构建TMA;其中,ACSR是NIH资助的生物储存库,致力于从HIV癌症组织中收集和公平分配生物标本,以促进HIV恶性肿瘤研究。
TMA构建过程最关键的组成部分之一是FFPE供体块的病理学审查,从中获得TMA核心4。在审查期间,董事会认证的病理学家检查每个供体块的代表性H&E染色组织切片。必须使用新切割的组织切片生成H&E,以便它是其相应供体块的最佳代表。不建议使用较旧的H&Es,因为FFPE组织是3维结构,其组织轮廓可以随着块深和广泛的切片而显着变化;这可能是自H&E生成以来发生的,可能使其对FFPE块的表示不准确。审查过程对于选择合适的病例和确定应从中获取岩芯的组织区域以及确定在收集岩芯时应避免的区域至关重要。在没有病理学检查的情况下,包括不合适的组织的可能性显着增加。包含此类组织有可能使构建的TMA无效且不适合其预期目的。重要的是,在不知不觉中使用这种无效的TMA具有导致虚假和误导性数据的巨大潜力。这与FFPE组织的轮廓及其衍生物核心的知识相结合,可以随着深度的增加而显着变化,突出了在构建的TMA阻断的整个生命周期中持续病理学审查的重要性。理想情况下,H&Es应该使用每15个或20个 部分产生一 次,以确保捕获和记录核心组织轮廓的任何变化。至少,应在项目开始和结束时生成和审查H&E,以监控这些潜在的变化。鉴于这些要点以及TMA作为研究工具的重要性,病理学审查必须牢牢地嵌入TMA构建过程以及TMA区块的整个生命周期中。
FFPE阻滞通常在常规诊断处理过程中被广泛切片,然后释放用于研究目的。因此,供体块深度和供体块芯长度通常小于理想的4 mm受体方法。在这里,我们已经演示了如何使用胶带方法构建协议构建TMA,其主要优点是它与来自非理想FFPE组织块的芯的相容性。尽管磁带方法具有巨大的研究价值,并且为构建TMA模块提供了一种廉价,方便且易于使用的方法,但它并非没有挑战和局限性。与在单个 TMA 块中可容纳 100-1,000 个内核的自动和手动接收方法相比,对于使用磁带方法9 构建的 TMA,建议最多使用 40 个内核。另一个限制是施工的便利性。在接收方法中,冲孔芯仅插入预制模具中,通过将每个岩心包裹在自己的单独孔中来提供岩心稳定性,从而防止岩心迁移以及促进高度规则的岩心放置和分离22。此外,接收方法提供了完全手动,半手动和全自动的可选便利性。相比之下,手动胶带方法需要使用针头手工仔细,轻柔地放置每个芯。虽然在胶带方法中没有预制模具,因此无法进行接收方法的高度规则的放置和分离,但通过包含方格网格克服了这一缺陷。重要的是,方格网格应贴在金属托盘的中心,以避免块状边缘放置,如果没有足够的石蜡将芯固定到位,则会增加岩心损失的风险。还必须注意的是,由于手动放置芯材以及需要将针镐安装在相邻芯之间,因此使用接收者方法可能无法实现使用接收者方法实现的小芯分离。磁芯以独立直立的方式放置,与DSST覆盖的网格接触的磁芯的表面积或占地面积最小。与接收方法相比,这种设置提供的岩心稳定性明显低于接收方法,并且在浇注熔融石蜡时增加了岩心倾覆和/或迁移的风险。事实上,协议中最关键的步骤之一是浇注熔融的石蜡。从烤箱中取出时必须快速完成此操作,以确保石蜡完全液态,并且以最小的湍流轻轻地进行浇注。有趣的是,Chen等人开发了一种高度新颖的辅助装置,类似于具有7 x 11均匀分布的2毫米直径孔的模板,其放置在空白石蜡块的顶部,以在创建受体块和插入供体块芯23时引导针头。虽然设计用于帮助接收方块结构,但这种装置可以很容易地适应胶带方法,以指导放置,调节分离,并在施工过程中提高岩心稳定性。
磁芯稳定性的最重要影响因素之一是磁带方法 TMA 中包含的磁芯数量。这是因为随着磁芯数量的增加,磁芯的直径必须减小,以适应不断增加的磁芯数量,这反过来又减少了符合DSST的磁芯占用空间。对于胶带法TMA结构,建议最小芯径为1 mm,因为我们发现直径较小的岩心特别不稳定,即使石蜡浇注非常温和,也容易倾覆。最近的一项研究调查了两种不同的内部方法,使用16 G针(芯径1.1 mm)和4 mm直径的冲头,在1.1 mm(26.5%)而不是4 mm芯24中经历了大量的组织损失。这似乎表明,小磁芯的使用起来可能会有问题,而不仅仅是在施工过程中。此外,较小的直径可能不能代表原始供体块以及较大的核心,这使得病理学解释变得困难,并增加了供体组织表示不准确的可能性。
定向块的包含和放置在TMA建设中具有深远的重要性。然而,这对于磁带方法构建的TMA尤其重要。这源于这样一个事实,即胶带方法颠倒了施工过程,从而增加了空间迷失的风险。我们建议在每个模块中最多包含三个定向磁芯,并且将它们放置在远离样品磁芯的位置,以便最好地定向块。取向核心可以是取自含有与构建的TMA或无组织有色定向工具21的主题明显不同的组织的组织块中取出的取芯,其中后者对非病理学家特别有用。结合非正则矩阵图案化磁芯放置,定向磁芯可最大限度地降低定向盘的风险。
使用胶带和受体方法构建的TMA之间核心长度的显着差异源于在选择构建方法时在决策过程中包含供体块深度。此处概述的协议采用一个阈值,当供体块的深度分别为<4 mm和4 mm时,使用胶带和受体方法构建TMA。重要的是要注意,在施工方法选择中包括供体块深度并不普遍。尽管无论供体块深度如何,都可以使用任一方法构建TMA,但在使用胶带方法进行TMA构建期间,较高的岩心可能会干扰塑料盒的放置,或者被塑料盒的放置所覆盖或倾斜。在决策过程中包括或省略标准的选择取决于实验室可用的设施,成本和所需的最终产品。在该协议的参数下,可从磁带方法构造的TMA中获得的滑动安装的TMA部分的数量明显小于从接收方法构造的TMA中获得的TMA部分的数量。尽管可以重新阻断FFPE组织以增加供体阻滞深度并使其与受体方法相容,但在重新阻断内实现相同组织取向的可能性很低。反过来,这可能需要广泛的块面以获得全脸切片,这可能包括显着的组织损失。在块面处理后,采用胶带方法构建的 TMA 可产生大约 50 个滑动安装的 TMA 截面,所有磁芯均存在。然而,确切的数量将因块而异,取决于用于构建TMA的芯的长度和被切割部分的厚度(5μm对4μm)。此外,还必须注意的是,由于它们的核心长度不同,随着TMA逐渐分段,核心将在不同的时间耗尽;该属性再次强调需要持续的病理学检查。
尽管与磁带方法相比,接收方法具有显著的优点和优势,包括更简单、更快速的施工过程,但磁带方法并不针对有经验的高通量实验室。它针对的是普通实验室,特别是那些在资源有限的环境中的实验室,他们可以访问不同深度的供体区块,但不能获得TMA建筑服务。然而,未来的应用可以看到这种方法的自动化,以增强高通量实验室中合格样品的池,并消除重新阻断供体阻滞的需要。总之,所描述的TMA胶带方法构建协议可以在非专业实验室中轻松建立,而无需昂贵的设备。然而,建议新用户首先应使用无价值的FFPE组织块,无组织的有色取向工具21 甚至无组织的彩色石蜡块,以便在使用珍贵组织进行TMA构建之前熟悉胶带方法技术。虽然它们的构建并非没有潜在的陷阱,但构建和使用TMA块的人都应该意识到这一点,但这种看似未经抛光的“自制”TMA构建方法可以产生高质量的,生物学相关的TMA用于研究。事实上,来自胶带法构建的TMA切片是ACSR生物储存库中最需要的组织样本之一。
The authors have nothing to disclose.
这项工作的资金由NIH资助的艾滋病和癌症标本资源(ACSR)生物储存库(www.acsr1.com),UM1CA181255提供。
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