The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
This translation into Dutch was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages
Department of Immunology, Genetics and Pathology, Science for Life Laboratory, Uppsala University
Kampf, C., Olsson, I., Ryberg, U., Sjöstedt, E., Pontén, F. Production of Tissue Microarrays, Immunohistochemistry Staining and Digitalization Within the Human Protein Atlas. J. Vis. Exp. (63), e3620, doi:10.3791/3620 (2012).
Het weefsel microarray (TMA) technologie zorgt voor de middelen voor high-throughput analyse van meerdere weefsels en cellen. De techniek wordt gebruikt binnen het menselijke eiwit Atlas-project voor globale analyse van eiwit expressie patronen in normale menselijke weefsels, kanker en cellijnen. Hier presenteren we de montage van 1 mm kernen, opgehaald uit microscopisch geselecteerde representatieve weefsels, in een enkele ontvanger TMA blok. Het aantal en de grootte van de kernen in een TMA blok kan worden gevarieerd van ongeveer veertig 2 mm kernen om honderden van 0,6 mm kernen. Het voordeel van TMA technologie is dat grote hoeveelheid gegevens snel worden verkregen met een immuno protocol experimentele variabiliteit voorkomen. Belangrijk is slechts beperkte schaarse weefsel nodig, waardoor de analyse van grote patientencohorten 1 2. Ongeveer 250 opeenvolgende secties (4 micrometer dik) kunnen worden gesneden uit een TMA blok en gebruikt voor de immunohistochemische staining specifieke eiwit expressie bepalen 250 verschillende antilichamen. In het menselijke eiwit Atlas-project, worden antilichamen gegenereerd ten opzichte van alle menselijke eiwitten en gebruikt om de overeenkomstige eiwitprofielen te verwerven in zowel normale humane weefsels van 144 individuen en kanker weefsels van 216 verschillende patiënten, die de 20 meest voorkomende vormen van kanker bij de mens. Immunohistochemisch gekleurd TMA secties op glasplaatjes worden gescand met een hoge resolutie beelden van die pathologen kunnen interpreteren en aantekeningen van de uitkomst van immunohistochemie te creëren. Afbeeldingen samen met de bijbehorende pathologie-gebaseerde annotatie gegevens zijn openbaar beschikbaar voor de onderzoeksgemeenschap door middel van het menselijke eiwit Atlas portal ( www.proteinatlas.org ) (figuur 1) 3 4. Het menselijke eiwit Atlas biedt een kaart met de verspreiding en relatieve rijkdom van eiwitten in het menselijk lichaam. De meest recente versieCommissie bevat meer dan 11 miljoen afbeeldingen met eiwitexpressie data voor 12.238 unieke eiwitten, wat overeenkomt met meer dan 61% van alle eiwitten gecodeerd worden door het menselijk genoom.
1. Hoe weefsels Bereid je voor op Tissue Microarray Productie (Animatie 1)
2. Handmatig Tissue Microarray Productie (Essentieel voor het filmen)
3. Hoe te TMA's (Animatie 2)
4. Test-en Titratie Procedure voor immunohistochemie (Animatie 3)
Elk antilichaam wordt onderworpen aan een gestandaardiseerde testprocedure gebruikt speciaal TMA met een mix van weefsels en verschillende celtypen. Het doel is om een individuele en geoptimaliseerde immunokleuring protocol te beoordelen voor elk antilichaam. Aanvankelijk een verdunning op antiBODY voorraad concentratie van het primaire antilichaam is getest. De uitkomst van deze test kleuring wordt gebruikt voor de verdere verdunningen en optimalisatie van het protocol te begeleiden.
5. Kleuring Program, Autostainer 480 (Thermo Fisher Scientific)
Alle incubaties worden uitgevoerd bij kamertemperatuur en dit protocol kan worden gebruikt als een handmatige installatie met dezelfde reagentia.
Alle reagentia worden toegepast met een volume van 300 ul per preparaat.
* Stappen 10-14 worden gedaan in een histostaining instrument (Autostainer XL, Leica) en afdekken wordt bovendien gedaan in een Coverslipper systeem (Automated glas Coverslipper CV5030, Leica).
6. Scanneneen Slide
De scanmethode dia is afhankelijk van de digitale scanner wordt gebruikt, definieert dit slechts het scannen een dia de geautomatiseerde aftastsysteem Aperio XT (Aperio Technologies). In het menselijk eiwit Atlas opstelling 20x voor het weefsel en 40x de cellen gebruikt worden. Automatische scan kunnen ondervinden focusproblemen door heterogeniteit van het weefsel en het aantal verschillende weefsels in een TMA.
7. Hoe kan ik zoeken naar je favoriete eiwit in het menselijk Protein Atlas
8. Representatieve resultaten
Animatie 1. Hoe weefsels voor te bereiden op tissue microarray productie. Klik hier om Animatie 1 te bekijken .
Animatie 2. Hoe te TMA's. Klik hier om Animatie 2 te bekijken .
Animatie 3. De immunohistochemie techniek wordt beschreven. Klik hier om Animatie 3 te bekijken .

Figuur 1. Algemeen schema van het proces binnen het menselijke eiwit Atlas Uppsala.

Figuur 2. Donor stilet gemarkeerd voor gestandaardiseerde lengte van weefsel kernen, bijvoorbeeld 4,5 mm.

Figuur 3. Manual weefsel microarrayer.

Figuur 4. Voorbeelden van verschillende kwaliteit van de geproduceerde TMA's. (A) een rechte uitgelijnd TMA voldoende ruimte tussen de rijen en kolommen en de rand van de paraffine. (B) Een TMA met een aantal van de kernen te dicht bij de rand wat resulteert in mogelijke problemen bij het snijden. (C) A TMA die zijn gebakken too lang wat resulteert in een ingestorte TMA zonder de juiste sjabloon.

Figuur 5. Hematoxyline en eosine gekleurde TMA's. (A) Een goed gesneden sectie met recht en uitgelijnd kolommen en rijen. Een slechte of vuil mes kunnen leiden tot splitsing (B) of gecomprimeerd secties (C).

Figuur 6. Titratie van antilichamen. (A) Reactie centrum cellen lymfeknoop toont een optimaal getitreerd antilichaam resulteert in een specifiek cytoplasmatisch kleuring (in bruin) zonder achtergrond. (B) Het weefsel sectie toont zwakke kleuring. Negatieve of zwakke kleuring wordt gevonden als de concentratie van primaire antilichaam te laag of het doeleiwit niet in de immunostained weefsels. (C) weefselsectie wordt overstained door gebruik van een te hoge concentratie van primaire antilichaam. De dark kleur resulteert in moeilijkheden het bepalen van de subcellulaire locatie vanwege de spill over, reactiviteit en valse positiviteit over te steken.
Immunohistochemie is veruit de meest gebruikte toepassing voor de TMA's. De combinatie van IHC en TMA's kan gebruikt worden in verschillende instellingen, zoals high-throughput screening van eiwitexpressie patronen in de weefsels en cellen 7 8 9 10, de ontdekking van biomarkers studies op basis van weefselmonsters van patiënten grote cohorten 11 12 en meer fundamentele tumorbiologie studies, met inbegrip van verschillende fenotypes / genotypes, differentiatiestadia, progressie en metastasering 13. Een voordeel van het gebruik van TMA's is dat materiaal uit grote cohorten kunnen worden geanalyseerd in een keer, zowel bespaart kostbare biologisch materiaal en zorgen voor een meer reproduceerbare experimenten. Bovendien is het gebruik van TMA technologie bespaart kosten reagens en laboratorium verwerkingstijd. Als TMA bevat slechts een beperkte hoeveelheid weefsel, weefsel heterogeniteit is een probleem. Afhankelijk van het type weefsel en de vragen die moeten worden aangepakt, kunnen verschillende monsters nodig zijn van dezelfde specimen. Voor tumorweefsel is het gebruik van twee tot vier kernen van elk monster aanbevolen omdat is aangetoond dat resulteert in een hoge mate van nauwkeurigheid in representatie van gehele weefselsecties 13 14. Afhankelijk lichaamsweefsel de diameter van de stempels (van 0,6 mm tot 2 mm) kan worden aangepast. Weefsels zijn complex en bestaat uit zowel verschillende celtypen, structuren en extra-cellulaire matrix. De samenstelling van elk ander weefseltype met variabele hoeveelheid vet, zal bloedvaten, bindweefsel, kraakbeen, enz., van invloed op de druk die nodig is voor het ponsen en het verzamelen van afzonderlijke kernen. Het is daarom van belang om alle stappen van de procedure oefenen materiaal dat niet van waarde, voor het produceren van een TMA met gedefinieerde weefsels voor de beoogde experimenten.
Bij snijden een verschillende weefsels binnen een blok TMA de samenstelling van het blok kunnen beïnvloeden de mogelijkheid om hoge kwaliteit secties verkrijgen. Certain weefsels, zoals huid, beenmerg-, vet-, hersen-en borst-, render opdeling van het TMA blok moeilijk als gevolg van het effect van verschillen in textuur het uitvoeren van hoe delen uit te strekken in het waterbad en hoe de verschillende hardheid wordt doorsneden door het blad etc. Het wordt daarom aanbevolen om de groep weefsels met soortgelijke functies zoals vetrijke weefsels in een TMA, indien van toepassing. De meerderheid van de kanker weefsels zijn in dit opzicht homogeen, wat vergemakkelijkt het snijden van kanker TMA's. Een alternatieve methode voor het snijden van het stabiliseren van de microarray kernen kan worden ingezet bij het hanteren van een TMA met heterogene soorten weefsels. Het gebruik van een tape kan nuttig zijn om het verlies van de kernen en fall-out in de doorsnede TMA te voorkomen. Het gebruik van plakband worden toegepast voorzichtigheid, omdat de cassette kan de dikte van doorgesneden kernen beïnvloeden en vervolgens ook de uitkomst van IHC 15. In het menselijke eiwit Atlas set-up een TMA sjabloon van 9x8 (met uitzondering van markers) kernen are gebruikt. Het is van belang maximale aantal secties verkrijgen en alle weefsels weergegeven in het blok te houden. Om reagentia en het scannen van tijd te besparen, worden 2 secties geplaatst op een glasplaatje, zodat een maximaal mal van 9x8.
De belangrijkste opslagplaats voor eiwit informatie, Universal Resource Protein 16 bevat ongeveer 20.300 beoordeeld menselijk eiwit inzendingen, waarvan slechts ongeveer 66% bewijs hebben op het eiwit-niveau. Ook voor een meerderheid van de genen die er is bewijs van het bestaan op het eiwit niveau, is er weinig of geen informatie over de functies van eiwitten en distributie van meningsuiting. Een belangrijke uitdaging voor de toekomst is het analyseren van het verspreidingspatroon en relatieve rijkdom van deze onbekende eiwitten in verschillende vormen van menselijk weefsel. De informatie van databases, zoals Uniprot, ENSEMBL, gepubliceerde gegevens PubMed kunnen worden gebruikt als richtlijn om vast te stellen of immunohistochernische kleuring patronen met antilichamenafdelingen onbekende eiwitten overeen met de werkelijke eiwitprofielen van de beoogde doelwit eiwit. Daarnaast zijn verschillende andere validatie strategieën om antilichaam functionaliteit, bijvoorbeeld antilichaam functionaliteit eiwit arrays, Western blot, immunofluorescentie immuno-precipitatie en pull-down experimenten. Misschien wel het belangrijkste instrument voor de validatie van antilichaam-functionaliteit is het gebruik van gekoppelde antilichamen, dat wil zeggen twee verschillende antilichamen opgewekt tegen afzonderlijke, niet-overlappende epitopen op dezelfde doelgroep eiwit, test-specifieke uitkomst 17 te vergelijken.
Op basis van de verzamelde informatie worden de antilichamen getest en aangepast naargelang van de IHC-normen en de ervaring van testen en valideren van meer dan 35.000 antilichamen in het menselijke eiwit Atlas project. Al meer dan 20% van alle genen met eiwitprofielen, heeft de gegevens van gekoppelde antilichamen (2 of meer antilichamen ten opzichte van niet-overlappende epitopen op hetzelfde eiwit) is gebruikt om een beste schatting te bepalenmate van het betreffende eiwit tot expressie te brengen. Gekoppelde antistoffen zorgen voor een ultieme strategie voor het valideren van specifieke immunohistochemie op basis van eiwit expressie patronen. Deze strategie is waardevol omdat de veelheid aan verschillende weefsels in het basispakket screening verhoogt het risico voor cross-reactiviteit. Ook moet worden opgemerkt dat bepaalde weefsels in het algemeen meer geneigd om achtergrondkleuring bijvoorbeeld macrofagen, gladde spieren, distale tubuli in de nier-en hepatocyten in de lever te laten zien. Extra aandachtspunten zijn de verschillen in weefsel technieken na verloop van tijd voor de weefsels uit archiefmateriaal, wat kan leiden tot vals negatieve of ongepaste positieve IHC kleurpatronen. Dit fenomeen wordt ook aangetroffen in groot deel analyse. Zowel de negatieve en positieve controles zijn van vitaal belang en moet waar mogelijk worden gebruikt. Voor diepere studies met inbegrip van functionele analyses, cellijnen met geforceerde expressie en specifieke knock-down van overeenkomstige transcripts (siRNA technologie) kan worden gebruikt om bedieningsorganen te maken. Voor optimale resultaten IHC, is het belangrijk om testen en gebruiken antigenen systemen, aangezien de formalinefixatie induceert verschillende chemische modificaties zoals verknoping hydrolyse van Schiffse basen maskeert het antigeen 18.
Samenvattend, op basis van antilichamen proteomics gebruik TMA technologie IHC is een krachtige strategie voor het genereren eiwitexpressie gegevens op grote schaal. Het menselijke eiwit Atlas-project is opgezet om een kaart van de menselijke expressie van eiwitten in normale menselijke weefsels en kanker te creëren. Het doel van dit project is om een eerste ontwerp van een uitgebreide Human Protein Atlas presenteren in 2015. Naast het leveren van eiwitprofielen in normale organen en weefsels, deze inspanning biedt ook een uitgangspunt voor biomedisch onderzoek projecten, met inbegrip van klinische ontdekking van biomarkers inspanningen. Het uiteindelijke doel is om een volgende informatielaag toe te voegen op de top van het menselijk genoom sequentie die wizal cruciaal zijn voor een dieper begrip van de biologie die ten grondslag liggen diverse ziektebeelden, en vormen een basis voor de ontwikkeling van nieuwe diagnostische en therapeutische instrumenten.
Wij hebben niets te onthullen.
Dit werk werd ondersteund door subsidies van de Knut and Alice Wallenberg Foundation. De hele staf van het menselijke eiwit Atlas centra in Uppsala, Stockholm en India worden bedankt voor hun inspanningen om het menselijke eiwit Atlas te genereren. De auteurs willen vooral Frank Hammar en Sofie Gustafsson bedanken voor hulp bij de foto's en Elene Karlberg voor hulp bij de TMA-productie bij het filmen.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Wash buffer | Thermo Fisher Scientific, Inc. | TA-999-TT | |
| Citrate buffer pH6 | Thermo Fisher Scientific, Inc. | TA-250-Pm1X | |
| Antibody diluent | Thermo Fisher Scientific, Inc. | TA-125-UD | |
| UltraVision LP HRP polymer | Thermo Fisher Scientific, Inc. | TL-125-HL | |
| DAB plus substrate system | Thermo Fisher Scientific, Inc. | TA-125-HDX | |
| Ultra V Block | Thermo Fisher Scientific, Inc. | TA-125-UB | |
| Primary Antibody Enhancer | Thermo Fisher Scientific, Inc. | TL-125-PB | |
| Mayers hematoxylin | Histolab | 01820 | |
| PERTEX | Histolab | 00871.0500 | |
| Manual tissue micro arrayer | Estigen, Beecher Instrument | MTA-1 | |
| Waterfall microtome | Thermo Fisher Scientific, Inc. | Microm HM 355S | |
| Automated image scanner | Aperio Technologies | XT | |
| Automated slide staining system | Thermo Fisher Scientific, Inc. | Autostainer 480S-2D | |
| Automated slide staining system for deparafinization and dehydration | Leica Microsystems | Autostainer XL | |
| Automated glass coverslipper | Leica Microsystems | CV5030 | |
| Decloaking chamber | Biocare Medical | DC2008INTEL |