Summary

Utilizzo di sistemi robotici per elaborare e incorporare colici murini campioni per le analisi istologiche

Published: January 07, 2019
doi:

Summary

Mancanza di standardizzazione per la processazione dei tessuti murini riduce la qualità delle analisi istopatologica murino rispetto agli esemplari umani. Qui, presentiamo un protocollo per eseguire l’esame istopatologico di murini tessuti infiammati e uninflamed colici a dimostrare la fattibilità di sistemi robotici abitualmente utilizzati per l’elaborazione e l’incorporamento di campioni umani.

Abstract

La comprensione delle malattie umane è stata notevolmente ampliata grazie allo studio di modelli animali. Tuttavia, la valutazione istopatologica di modelli sperimentali deve essere così rigorosa come quella applicata per i campioni umani. Infatti, trarre conclusioni affidabili e accurate criticamente è influenzato dalla qualità della preparazione della sezione di tessuto. Qui, descriviamo un protocollo per l’analisi istopatologica dei tessuti murini che implementa diversi passaggi automatizzati durante la procedura, dalla preparazione iniziale per l’inclusione in paraffina dei campioni murini. La riduzione delle variabili metodologiche attraverso la standardizzazione del protocollo rigoroso da procedure automatizzate contribuisce alla maggiore affidabilità delle analisi patologica murino. In particolare, questo protocollo viene descritto l’utilizzo di trattamento automatizzato e l’incorporamento di sistemi robotici, abitualmente utilizzati per la lavorazione di tessuti e inclusione in paraffina di campioni umani, per elaborare murini esemplari di infiammazione intestinale. Concludiamo che l’affidabilità dell’esame istopatologico dei tessuti murini è aumentato significativamente dopo l’introduzione di tecniche standardizzate e automatizzate.

Introduction

Negli ultimi decenni, sono stati sviluppati diversi modelli sperimentali per sezionare i meccanismi patogenetici che portano a malattie umane1,2. Al fine di valutare la gravità di una malattia, i ricercatori devono valutare l’effetto di un trattamento e studiare le variazioni architettoniche citologiche ed istologiche o la quantità di infiammazione3. Per eseguire su tali modelli sperimentali, dettagliate analisi istopatologiche sono necessari, spesso confrontando campioni murine ed umane4,5.

Inoltre, campioni umani sono comunemente trattati e segnati da strutture di core di istopatologia e patologi esperti umani attraverso standardizzato criteri istopatologici e metodi. Al contrario, tessuti murini sono solitamente fisso, incorporate e analizzati dai ricercatori con esperienza limitata dei protocolli istopatologici. La qualità e l’affidabilità dell’esame istopatologico inizia con la preparazione di sezioni di tessuto di alta qualità. Diversi fattori contribuiscono criticamente per aumentare o diminuire la qualità dell’analisi finale, tra cui la fissazione, macroscopica di sezionamento, la lavorazione, paraffina embedding ed embedding dei campioni6,7.

Tutti questi passaggi che coinvolgono la manipolazione del campione sono soggetti a errori manuali, tra cui l’incorporamento manuale dei campioni e, in misura minore, microtomo manuale di taglio e colorazione. Allo stato attuale, l’intero processo di preparazione di tessuti murini per valutazione istologica si basa su protocolli che variano da laboratorio a laboratorio e i protocolli manuali. L’obiettivo di questo studio è quello di implementare protocolli standardizzati automatizzati per ridurre gli errori e variabilità nell’esame istopatologico murino.

A nostra conoscenza, descriviamo qui i primi protocolli per tessuto completamente automatizzato di elaborazione e incorporamento per la valutazione istologica dei tessuti murini; Questi sono abitualmente utilizzati nelle unità di patologia per le analisi di campioni umani. Come esempio pratico della fattibilità del metodo, è stato analizzato un modello murino di infiammazione intestinale, cioè, il modello di colite cronica causata da somministrazione ripetuta di Destrano solfato di sodio (DSS) in acqua potabile8 ,9. Questa impostazione sperimentale strettamente assomiglia umano infiammatorie intestinali (IBD) malattie10 poiché animali DSS-trattati mostrano segni di infiammazione intestinale, per esempio, perdita di peso, feci o diarrea e accorciamento del colon, nonché di fibrosi 8,9,11. Come osservato per i pazienti IBD umani, DSS trattamento genera un decorso della malattia complessa. In questo contesto, elaborare valutazioni istologiche sono tenuti a comprendere la profonda alterazione dell’architettura del tessuto. Così, l’implementazione di protocolli descritti per aumentare la qualità di preparazione del campione per la vostra comodità ricercatori basandosi sull’interpretazione di istologici e immunohistochemical analizza per impostazioni sperimentali murine. Modelli sperimentali murini di malattie umane che coinvolge alterazioni dell’architettura del tessuto, la presenza di tessuto cellulare si infiltra in o infiammazione in diversi tessuti e organi (cervello, fegato, intestino, pelle) potrebbe utilizzare l’incremento della qualità della preparazione del campione per esame istopatologico.

Protocol

Procedure di animali sono state approvate dal Ministero della salute (auth. 127/15 27/13) e seguivano le indicazioni di cura degli animali dell’Istituto europeo di oncologia IACUC (Comitato di uso e istituzionali Animal Care) 1. cronica colite induzione dall’amministrazione ripetitive DSS Topi in 2 gruppi (trattamento DSS vs controllo H2O, almeno 5 littermates topi per ogni gruppo sperimentale) abbinati per età separata e sesso. Amministrare il 2,5% DSS (40 kDa)…

Representative Results

Colite cronica sperimentale indotta dalla somministrazione ripetuta di DSS nell’acqua potabile è un modello murino di infiammazione intestinale molto somiglianti umano IBD8,9. Figura 1 descrive gli effetti del trattamento di DSS, tra cui colon accorciamento (Figura 1A), un parametro ampiamente usato per segnare la presenza di infiammazione indotta da DSS e colica espress…

Discussion

Utilizziamo diversi passaggi automatizzati durante la preparazione dei tessuti murini per analisi istopatologica. Questo protocollo mira a fornire suggerimenti tecnici per incrementare la riproducibilità e la standardizzazione di tutto il processo, migliorando così la qualità complessiva della valutazione istopatologica finale. Abbiamo implementato strumenti automatizzati e metodi per la preparazione e l’incorporamento dei tessuti, abitualmente utilizzati in strutture di nucleo di patologia per lo studio di campioni u…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Ringraziamo il dipartimento di patologia dell’ospedale Policlinico IRCCS, Milano per il supporto tecnico e l’IEO Animal Facility per l’assistenza nel settore zootecnico.

Materials

Absolute Ethanol anhydrous Carlo Erba 414605 reagent
Absolute ETOH Honeywell 02860-1L reagent
Aluminium Potassium Sulfate SIGMA A6435 reagent
Aniline Blue SIGMA 415049 reagent
carbol Fuchsin SIGMA C4165 reagent
CD11b (clone M1/70) TONBO biosciences 35-0112-U100 antibody
CD20 IHC (clone SA275A11) Biolegend 150403 antibody
CD3 (17A2) TONBO biosciences 35-0032-U100 antibody
CD4 (GK1.5) BD Biosciences 552051 antibody
CD45.2 (clone 104) BioLegend 109837 antibody
CD8 (53-6.7) BD Biosciences 553031 antibody
Citrate Buffer pH 6 10X SIGMA C9999 reagent
Dab Vector Laboratories SK-4100 reagent
DPBS 1X Microgem L0615-500 reagent
DSS TdB Consultancy DB001 reagent
EDTA SIGMA E9884 reagent
EnVision Flex Peroxidase-Blocking Reagent DAKO compreso in GV80011-2
EnVision Flex Substrate DAKO compreso in GV80011-2
EnVision Flex/HRP DAKO compreso in GV80011-2
EnVision Flex+ Rat Linker DAKO compreso in GV80011-2
Eosin VWR 1.09844 reagent
F4/80 (clone BM8) BioLegend 123108 antibody
Formalin PanReac 2,529,311,215 reagent
glacial acetic acid SIGMA 71251 reagent
Goat-anti-Rat-HRP Agilent DAKO P0448 antibody
Haematoxylin DIAPATH C0303 reagent
LEICA Rotary microtome (RM2255) Leica RM2255 equipment
Ly6g (clone 1A8) BD Biosciences 551459 antibody
Mercury II Oxide SIGMA 203793 reagent
Omnis Clearify Clearing Agent DAKO CACLEGAL reagent
Omnis EnVision Flex TRS DAKO GV80011-2 reagent
Orange G SIGMA O3756 reagent
Paraffin Sakura 7052 reagent
Peloris LEICA equipment
Percoll SIGMA P4937 reagent
RPMI 1640 without L-Glutamine Microgem L0501-500 reagent
STS020 Leica equipment
Tissue-Teck Paraform Sectionable Cassette SAKURA 7022 equipment
Tissue-Tek Automated paraffin embedder Sakura equipment
Xylene J.T.Baker 8080.1000 reagent

References

  1. Gibson-Corley, K. N., et al. Successful Integration of the Histology Core Laboratory in Translational Research. Journal of histotechnology. 35, 17-21 (2012).
  2. Olivier, A. K., et al. Genetically modified species in research: Opportunities and challenges for the histology core laboratory. Journal of histotechnology. 35, 63-67 (2012).
  3. Gibson-Corley, K. N., Olivier, A. K., Meyerholz, D. K. Principles for valid histopathologic scoring in research. Veterinary pathology. 50, 1007-1015 (2013).
  4. Stolfi, C., et al. Involvement of interleukin-21 in the regulation of colitis-associated colon cancer. The Journal of experimental medicine. 208, 2279-2290 (2011).
  5. Begley, C. G., Ellis, L. M. Drug development: Raise standards for preclinical cancer research. Nature. 483, 531-533 (2012).
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  7. Rosai, J. . Rosai and Ackerman’s Surgical Pathology. , (2011).
  8. Blumberg, R. S., Saubermann, L. J., Strober, W. Animal models of mucosal inflammation and their relation to human inflammatory bowel disease. Current opinion in immunology. 11, 648-656 (1999).
  9. Wirtz, S., Neufert, C., Weigmann, B., Neurath, M. F. Chemically induced mouse models of intestinal inflammation. Nature. 2, 541-546 (2007).
  10. Kaser, A., Zeissig, S., Blumberg, R. S. Inflammatory bowel disease. Annual review of immunology. 28, 573-621 (2010).
  11. Cribiù, F. M., Burrello, C., et al. Implementation of an automated inclusion system for the histological analysis of murine tissue samples: A feasibility study in DSS-induced chronic colitis. European Journal of Inflammation. 16, 1-12 (2018).

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Cite This Article
Cribiù, F. M., Burrello, C., Tacchi, R., Boggio, F., Ricca, D., Caprioli, F., Ferrero, S., Facciotti, F. Using Robotic Systems to Process and Embed Colonic Murine Samples for Histological Analyses. J. Vis. Exp. (143), e58654, doi:10.3791/58654 (2019).

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