שיטה מהירה לדימות מרובה ספקטרלי של רקמות קפואות

ההתפתחויות האחרונות בטכניקות דימות מיקרוסקופיים שיפרו באופן משמעותי את הידע שלנו וההבנה של תהליכים ביולוגיים ומצבי מחלה. באיתור באתרו של חלבונים ברקמות באמצעות כרומוגניים אימונוהיסטוכימיה (IHC) מבוצעת באופן שגרתי בפתולוגיה. עם זאת, זיהוי של סמנים מרובים באמצעות כיפוגניים IHC כתמים הוא מאתגר¹ ושיטות חדשות יותר להשתמש מערכות משנה החיסונית (mif) צביעת גישות, שבו סמנים ביולוגיים מרובים מתויגים על דגימת רקמה אחת, מפותחים. הזיהוי של סמנים ביולוגיים מרובים הוא שימושי, כי מידע הקשור לארכיטקטורת רקמות, התפלגות מרחבית של תאים, ו אנטיגן שיתוף ביטוי כולם נלכדים בדגימת רקמה אחת². השימוש בטכנולוגיית הדמיה של קרינה פלואורסצנטית רב-ספקטרלית הפכה את הגילוי של סמנים ביולוגיים מרובים אפשריים. בטכנולוגיה זו, באמצעות אופטיקה ספציפית ספקטרום הקרינה הפלואורסצנטית של כל fluorophore הפרט יכול להיות מופרדים או “unmixed עורב”, המאפשר זיהוי של סמנים מרובים ללא כל הצלבות ספקטרלית³. הדמיה פלואורסצנטית רב ספקטראלית הופכת לגישה קריטית בביולוגיה של התא, פיתוח תרופות טרום-קלינית, פתולוגיה קלינית, והגידול בפרופיל החיסוני^4,5,6. חשוב מכך, התפלגות מרחבי של תאים חיסוניים (במיוחד CD8 T תאים) יכול לשמש גורם התחזיות עבור חולים עם גידולים קיימים⁷.

הגישות השונות לצביעת מולטיפלקס פותחו וניתן לבצעו בו או ברצף. בשיטת הצביעה הסימולטנית, כל הנוגדנים מתווספים יחד כקוקטייל בשלב אחד כדי לתייג את הרקמה. טכנולוגיית UltraPlex משתמשת בקוקטייל של נוגדנים ראשוניים הצוכעשר מעלה ואחריו קוקטייל של fluorophore מעלה נגד הפגוטן נוגדנים משניים. טכנולוגיית Inממקם ב⁸ משתמש בקוקטייל ייחודי DNA-מצוסד נוגדנים ראשוניים אשר מתווספים בו לרקמות ואחריו צעד הגברה ולבסוף fluorophore-מעלה בדיקות כי הם משלימים כל רצף DNA ייחודי על הנוגדן העיקרי. שתי הטכנולוגיות הללו מאפשרות זיהוי של ארבעה סמנים פלוס 4, 6-diamino-2-פניינידול (DAPI) עבור כתמים גרעיניים. שתי גישות נוספות לצביעת בתים בו מבוססות על מאסה משנית בספקטרומטר היונים⁹. מערכת הדמיה Hyperion משתמשת הדמיה המסה cy, לנסות¹⁰ כדי לזהות עד 37 סמנים. טכנולוגיה זו משתמשת בקוקטייל של נוגדנים מצוחים מתכת כדי להכתים את הרקמות, ואזורים ספציפיים של הרקמות הם מהונן על ידי לייזר והועבר cytometer המוני היכן יוני מתכת מזוהים. טכנולוגיה דומה נוספת היא IONPath, המשתמשת בטכנולוגיית הדמיה של קרן יון ממותגת¹¹. טכנולוגיה זו משתמשת בכלי משתמש בספקטרומטר מסה ובמקור של מקור חמצן במקום לייזר כדי להשתמש בנוגדנים בעלי מתכת. בעוד כל הגישות הללו בו מכתים במקביל לאפשר זיהוי של סמנים מרובים, העלויות הכרוכות ב-DNA, הפעשרות, או מתכות לנוגדנים, אובדן רקמות בשל אבלציה, ואת עיבוד תמונה נרחבת עבור חוסר ערבוב לא ניתן להמעיט. יתר על כן, ערכות ופרוטוקולים כתמים זמינים כרגע רק עבור רקמות FFPE ופיתוח פאנלים מותאמים אישית כרוך בזמן נוסף והוצאות.

לעומת זאת, השיטה הרציפה מכתימה את הרקמה עם נוגדן לסמן אחד, בנוכחות להסיר את הנוגדן, ואחריה רצף חוזר של תהליך זה כדי לתייג סמנים מרובים¹². הגברה של האות (ת א) היא השיטה הרציפה ביותר לשימוש הרציף. שתי טכנולוגיות ריבוב אחרות משתמשות בשילוב של שיטות מכתים בו ורציפות. בפלטפורמת הקודקס¹³ מועסקים קוקטייל של נוגדנים מצוהרים לרצפי דנ א ייחודי של ה-DNA שנוצרו בסופו של דבר עם פלואורוופפור באמצעות צעד הפלמור באינדקס ואחריו הדמיה, להתפשט, וחוזר על התהליך כדי לזהות עד 50 סמנים. מולטימיקו Multix מכתים את הגישה¹⁴ הוא איטרציה של כתמים עם קוקטייל של שלושה עד ארבעה fluorophore נוגדנים מצוהרים, הדמיה, מקוצ’ינג את fluorophores, וחוזר על מחזור זה כדי לזהות עד 60 סמנים על מקטע אחד. בדומה לשיטת הצביעה הסימולטנית, בעוד שניתן לזהות מגוון רחב של סמנים, הזמן המעורב בצביעת, רכישת תמונות, עיבוד וניתוח הוא נרחב. הצעד להתפשט/מקוצ’ינג כרוך חימום ו/או הלבנת דגימת הרקמה ולכן, הגישה הרציפה מכתים מתאים בדרך כלל על רקמות FFPE השומרים על שלמות הרקמה על חימום או הלבנה.

קיבעון formalin והטבעה של פרפין בהמשך מבוצע בקלות בהגדרה קלינית, בלוקים רקמות קל לאחסן, ומספר פרוטוקולים מכתים כתמים זמינים. עם זאת, עיבוד, הטבעה, והאחלות של רקמות FFPE, כמו גם לאחזור אנטיגן¹⁵, תהליך שבו הנוגדנים יכולים לגשת לאפיסקופים יותר, היא גוזלת זמן. יתר על כן, עיבוד מעורב ברקמות ffpe תורם אוטומטי של¹⁶ ומסכות היעד אפיסקופים, וכתוצאה מכך השונות וחוסר שיבוט נוגדן זמין כדי לזהות אנטיגנים ברקמות ffpe^17,18,19. דוגמה לכך היא אנטיגן הלוקוציט האנושי (HLA) הכיתה ה^-20. לעומת זאת, הקפאה הצמד של הרקמות אינו כרוך שלבי עיבוד נרחב לפני או אחרי תיקון, לעקוף את הצורך אחזור אנטיגן^21,22, ועושה את זה מועיל לגילוי מגוון רחב יותר של מטרות. לכן, באמצעות רקמות קפואות עבור הדמיה פלואורסצנטית רב-ספקטרלית יכול להיות יקר כדי לזהות מטרות עבור מחקרים פרה-קליניים וקליניים.

בהינתן המגבלות שהוזכרו לעיל בעת שימוש ברקמות FFPE, שאלנו אם הדמיה פלואורסצנטית רב ספקטראלית ניתן לבצע על רקמות קפואות. כדי לענות על שאלה זו, בדקנו את השיטה בו מכתים בו באמצעות פאנל של שיטת fluorophore-מעלה נוגדנים כדי לזהות אנטיגנים מרובים וניתח את הצביעת באמצעות מערכת הדמיה מרובת ספקטרלית חצי אוטומטי. הצלחנו להכתים בו שישה סמנים בסעיף אחד ברקמה בתוך 90 דקות.