Microarray di tessuto permette un metodo efficace per ottenere informazioni contemporaneamente da una moltitudine di tessuti. Parti rappresentativi di tessuti sono assemblate in un singolo blocco di paraffina. Sezioni dal blocco sono utilizzati per immunoistochimica e analisi di schemi di espressione della proteina. Scansione digitale genera immagini corrispondenti per la distribuzione dei dati.
Il tessuto microarray (TMA) fornisce i mezzi per analisi ad alta produttività dei diversi tessuti e cellule. La tecnica viene utilizzata nell'ambito del progetto proteina umana Atlas per l'analisi globale dei modelli di espressione della proteina in tessuti umani normali, il cancro e linee cellulari. Qui vi presentiamo il montaggio di 1 core mm, recuperate dai tessuti al microscopio rappresentativi selezionati, in un unico blocco destinatario TMA. Il numero e la dimensione dei nuclei in un blocco TMA può variare da circa 40 mm a 2 conduttori centinaia di 0,6 mm core. Il vantaggio di utilizzare TMA tecnologia è quella grande quantità di dati può rapidamente essere ottenuti utilizzando un unico protocollo immunocolorazione per evitare variabilità sperimentale. È importante sottolineare che, solo quantità limitata di tessuto scarsa è necessario, che permette l'analisi di grandi gruppi di pazienti 1 2. Circa 250 sezioni consecutive (4 um di spessore) può essere tagliato da un blocco di TMA e utilizzati per immunoistochimico staining per determinare specifici pattern di espressione di proteine per 250 differenti anticorpi. Nel progetto proteina umana Atlas, anticorpi sono generati verso tutte le proteine umane e utilizzato per acquisire profili proteici corrispondenti in entrambi i tessuti umani normali da 144 individui e tessuti tumorali di 216 pazienti diversi, rappresentano le 20 più comuni forme di cancro umano. Immunoistochimiche sezioni colorate TMA su vetrini vengono analizzati per creare immagini ad alta risoluzione da cui patologi in grado di interpretare e commentare il risultato di immunoistochimica. Le immagini, insieme con i corrispondenti patologia basati su dati di annotazione sono resi disponibili al pubblico per la comunità di ricerca attraverso la proteina umana Atlas portale ( www.proteinatlas.org ) (Figura 1) 3 4. La proteina umana Atlas fornisce una mappa che mostra la distribuzione e l'abbondanza relativa di proteine nel corpo umano. La versione attualesione contiene oltre 11 milioni di immagini con i dati per l'espressione della proteina 12.238 proteine uniche, corrispondenti a oltre il 61% di tutte le proteine codificate dal genoma umano.
L'immunoistochimica è di gran lunga l'applicazione più comunemente utilizzato per TMA. La combinazione di IHC TMA e può essere utilizzato in diverse impostazioni, ad esempio alto throughput screening dei pattern proteici di espressione in tessuti 7 8 9 10 e cellule, studi biomarker basato su campioni di tessuto di grandi gruppi di pazienti 11 12 e più biologia tumorale base studi, tra cui diversi fenotipi / genotipi, stadi di differenziazione, la progressione e metastasi 13. Uno dei vantaggi di TMA è che il materiale da coorti di grandi dimensioni possono essere analizzati in una sola volta, entrambi gli esperimenti di risparmio prezioso materiale biologico e garantire più riproducibili. Inoltre, l'uso di TMA tecnologia consente di risparmiare sui costi dei reagenti e dei tempi di elaborazione di laboratorio. Come TMA contiene solo una limitata quantità di tessuto, tessuto eterogeneità è un problema. A seconda del tipo di tessuto e domande da affrontare, diversi campioni possono essere necessarie dalla stessa specimen. Per i tessuti tumorali, l'utilizzo di due a quattro nuclei da ciascun campione è raccomandato come è stato dimostrato di produrre un elevato grado di precisione nella rappresentazione di intere sezioni di tessuto 13 14. A seconda della composizione del tessuto diametro dei punzoni (da 0,6 mm a 2 mm) può essere regolata. I tessuti sono complessi e composto da due diversi tipi di cellule diverse, strutture e matrice extracellulare. La composizione di ogni tipo di tessuto diverso contenente una quantità variabile di grasso, vasi sanguigni, tessuto connettivo, cartilagine ecc influenzerà la pressione necessaria per la punzonatura e la raccolta core distinti. E 'quindi importante mettere in pratica tutte le fasi della procedura su materiale che non è di alcun valore, prima di produrre un TMA con i tessuti definiti per gli esperimenti previsti.
Quando sezionamento una varietà di differenti tessuti entro un blocco TMA la composizione del blocco potrebbe influenzare la capacità di acquisire sezioni di alta qualità. Certain tessuti, ad esempio pelle, midollo osseo, grasso, cervello e del seno, render sezionamento del blocco TMA difficile per effetto delle differenze nella struttura effettuano come sezioni estendono nel bagno d'acqua e come durezza differente è tagliato dalla lama ecc Si raccomanda pertanto ai tessuti di gruppo con caratteristiche simili, ad esempio il tessuto ricco di lipidi in una TMA, quando applicabile. La maggior parte dei tessuti tumorali sono in questo senso omogenea, che facilita il sezionamento di TMA cancro. Un metodo alternativo sezionamento per stabilizzare i nuclei microarray può essere impiegato nel maneggiare una TMA eterogenei con tipi di tessuti. L'uso di un nastro adesivo può essere utile per evitare la perdita delle anime e ricaduta nella sezionata TMA. L'uso di nastro adesivo dovrebbe essere impiegato con cautela, dato che il nastro può influenzare lo spessore dei nuclei sezionati e successivamente anche il risultato della colorazione IHC 15. Nella proteina umana Atlas set-up un modello di TMA di 9×8 (escluso marcatori) ar coree usato. È di fondamentale importanza per ottenere il massimo numero di sezioni e mantenere tutti i tessuti rappresentati in tutto il blocco. Per risparmiare reagenti e tempo di scansione, 2 sezioni sono posti su un vetrino consentendo un modello massimo di 9×8.
Il repository principale per le informazioni di proteine, Universal Resource Protein 16 comprende circa 20,300 voci recensione proteina umana, di cui solo circa il 66% hanno le prove a livello della proteina. Anche per la maggior parte dei geni per le quali vi sono prove di esistenza a livello proteico, vi è scarsa o nessuna informazione sulla funzione della proteina e la distribuzione di espressione. Una sfida importante per il futuro è quello di analizzare il modello di distribuzione e l'abbondanza relativa di queste proteine sconosciute in vari tipi di tessuto umano. Le informazioni da banche dati come UniProt, ENSEMBL, i dati pubblicati da PubMed può essere utilizzato come guida per stabilire se i modelli di colorazione immunoistochimica utilizzando anticorpireparti proteine sconosciute rappresentano profili proteici effettivi della proteina bersaglio designato. Inoltre, diverse strategie di validazione altri sono necessari per garantire la funzionalità degli anticorpi, per la funzionalità degli anticorpi ad esempio in un array di proteine, Western blot, immunofluorescenza, immunoprecipitazione e pull-down esperimenti. Forse lo strumento più importante per la convalida di funzionalità anticorpo è quello di utilizzare anticorpi associati, cioè due differenti anticorpi sollevati contro separati, non sovrapponibili epitopi sulla proteina bersaglio stesso, per confrontare dosaggio specifico risultato 17.
Sulla base delle informazioni raccolte, gli anticorpi sono testati e titolati secondo le norme IHC e l'esperienza da testare e convalidare oltre 35.000 anticorpi nel progetto proteina umana Atlas. Per oltre 20% di tutti i geni con profili proteine, anticorpi dati appaiati (2 o più anticorpi diretti contro epitopi non sovrapposte sulla stessa proteina) è stata usata per determinare uno migliore stimacompagno del corrispondente modello di espressione della proteina. Anticorpi associati di fornire una strategia definitiva per la convalida specifiche tecniche immunoistochimiche basate su pattern di espressione delle proteine. Questa strategia è importante perché la moltitudine di differenti tessuti inclusi nel screening di base aumenta il rischio per la cross-reattività. Va inoltre notato che alcuni tessuti sono in generale più inclini a mostrare colorazione di fondo macrofagi esempio, muscolo liscio, tubuli distali nel rene e nel fegato epatociti. Ulteriori problemi da considerare includono variazioni nelle tecniche di lavorazione dei tessuti nel tempo per i tessuti prelevati da materiale d'archivio, che possono causare falsi negativi o inappropriati positivi modelli di marcatura IHC. Questo fenomeno si riscontra anche in analisi ampia sezione. Sia i controlli negativi e positivi sono di vitale importanza e devono essere utilizzati quando possibile. Per studi più approfonditi comprese le analisi funzionali, linee di cellule con espressione forzata e specifica knock-down di tr corrispondentianscripts (tecnologia siRNA) può essere utilizzato per creare i controlli. Per ottenere risultati ottimali in IHC, è importante testare e utilizzare sistemi di recupero di antigene, poiché la fissazione in formalina induce modificazioni chimiche diverse, ad esempio reticolazione, idrolisi di basi di Schiff mascheramento l'antigene 18.
In conclusione, basate su anticorpi proteomica impiegano la tecnologia TMA e IHC è una potente strategia per generare dati di espressione di proteine su larga scala. Il progetto Human Protein Atlas è stato istituito per creare una mappa di espressione della proteina umana in tessuti umani normali e tumorali. Lo scopo di questo progetto è quello di presentare una prima bozza di un Atlante completo proteina umana entro il 2015. Oltre a fornire profili proteici di organi e tessuti normali, questo sforzo fornisce anche un punto di partenza per progetti di ricerca biomedica, compresi gli sforzi clinici scoperta di biomarcatori. L'obiettivo finale è quello di aggiungere uno strato successivo informazioni sulla sommità della sequenza del genoma umano che will essere cruciale per una più profonda comprensione della biologia sottostante vari stati di malattia, e fornire una base per lo sviluppo di nuovi strumenti diagnostici e terapeutici.
The authors have nothing to disclose.
Questo lavoro è stato sostenuto anche da finanziamenti della Knut e Alice Wallenberg fondazione. Il personale dei centri di intere proteina umana Atlas a Uppsala, Stoccolma e India sono riconosciuti per i loro sforzi per generare l'Atlante proteina umana. Gli autori desiderano ringraziare in particolare Frank Hammar e Sofie Gustafsson per l'assistenza con la foto e Elene Karlberg per l'assistenza con la produzione TMA durante le riprese.
Name of the reagent | Company | Catalogue number |
Wash buffer | Thermo Fisher Scientific | TA-999-TT |
Citrate buffer pH6 | Thermo Fisher Scientific | TA-250-Pm1X |
Antibody diluent | Thermo Fisher Scientific | TA-125-UD |
UltraVision LP HRP polymer | Thermo Fisher Scientific | TL-125-HL |
DAB plus substrate system | Thermo Fisher Scientific | TA-125-HDX |
Ultra V Block | Thermo Fisher Scientific | TA-125-UB |
Primary Antibody Enhancer | Thermo Fisher Scientific | TL-125-PB |
Mayers hematoxylin | Histolab | 01820 |
PERTEX | Histolab | 00871.0500 |
Name of the equipment | Company | Catalogue number |
Manual tissue micro arrayer | Estigen, Beecher Instrument | MTA-1 |
Waterfall microtome | Thermo Fisher Scientific | Microm HM 355S |
Automated image scanner | Aperio Technologies | XT |
Automated slide staining system | Thermo Fisher Scientific | Autostainer 480S-2D |
Automated slide staining system for deparafinization and dehydration | Leica Biosystems | Autostainer XL |
Automated glass coverslipper | Leica Biosystems | CV5030 |
Decloaking chamber | Biocare Medical | DC2008INTEL |