使用胶带法和手持式微阵列仪手动构建组织微阵列
June 10th, 2022
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，它将福尔马林固定石蜡包埋的组织块（称为供体块）中的称为组织核心的小示例性组织片段组装成单个石蜡块。胶带法是一种完全手动的构造方法，通过在直立芯周围铸造块来反转构造过程，因此与非理想的供体块兼容，并使用廉价，广泛可用的一次性手持式组织微阵列。该过程的多步骤工作流程将由Lee Wisner先生和Brandon Larsen博士演示。
在构建TMA阻滞时要记住的最重要的概念之一是，福尔马林固定石蜡包埋的组织嵌段中的组织实际上是三维结构。我们在这里开发了一个动画来帮助解释这个概念。你在这里看到的是一个动画，描绘了福尔马林固定的石蜡包埋的组织块，显示了块内组织的三维性质。
您可以看到组织在块的顶部可见，并且该区域非常大。如果我们能够像以前那样拥有X射线视觉，并透过方块看到，我们可能会看到组织实际上并没有均匀地形成在该块的更深处，几乎就像海洋中的冰山一样，你在地表上看到的东西实际上可能并不代表下面的东西。在该组织块内，可能存在在表面上不可见的其他组织片段。
在更深处的组织中心内可能存在坏死或组织死亡区域。病理学家实际上应该检查该组织块顶部的二维切片，然后注释该幻灯片以显示包含感兴趣组织的区域，并排除坏死或实际上不感兴趣的其他类型的组织。为了促进组织的适当核心取样，病理学家应该做三件事。
首先，使用载玻片标记笔，病理学家将在载玻片上标记感兴趣的组织，以便可以避免其他组织。其次，如果该感兴趣区域内有应避免的区域，病理学家可以使用相同的标记笔来抹去那些不应采样的区域。最后，病理学家最好使用不同颜色的笔，在核心采样和TMA构建的兴趣区域内标记那些理想的区域。
重要的是要记住，当这个过程完成时，组织组成可能会从获得核心样品的地方更深处发生变化，我们将在动画中展示这一点，核心的位置将决定该核心的组成，这将因组织的深度和该块中存在的内容而变化。例如，在这里，我们展示的第一个核心是在其上半部分捕获组织的一部分，但是在块的更深处，不再存在任何组织，因此只有石蜡被采样。我们在这里展示的第二个核心已经捕获了组织的整个长度，因为组织存在于该位置的整个块的整个深度中。
第三个核心捕获了一部分组织，然后在中心捕获了一部分石蜡，其中没有组织存在，然后在其底端捕获了更多的组织，在该块的底部有组织。病理学检查完成后，编译用于TMA构建的供体块的最终列表，然后创建TMA图。TMA图是一个示意图，概述了核心在完成的TMA中的位置，以及从产生的TMA切割的滑动安装的组织切片。
出于定向目的，请确保 TMA 贴图避免将磁芯放置在偶数矩阵（如三乘三或四乘四矩阵）中，并且至少包含一个方向标记。由于胶带方法通过在倒置的岩心周围倒入熔融蜡来反转施工过程，因此需要创建第二个称为施工图的地图，该地图是TMA地图的镜像。施工图显示了施工期间每个岩心必须放置的位置，以便出现在已完成的TMA中的正确位置。
创建贴图后，准备金属 TMA 基模。要指导芯材放置，请使用一次性纸张方格网格。将纸方格网格切割成合适的大小，并在网格的背面贴上一块双面胶带。
将网格和胶带放入金属托盘中，并在网格顶部添加第二块双面胶带。将病理学审查的H&E载玻片覆盖在要打孔的FFPE组织块上，并使用病理学家的标记来确定要打孔的组织块的位置。使用手持式手动打芯器，一次性或可重复使用，将FFPE供体块在适当的区域打孔。
如果使用可重复使用的打芯机，请确保在每次组织打孔机之前和之后对其进行清洁。将芯从芯冲头中弹出。使用针镐将弹出的芯放在双粘胶带覆盖的网格的十字准线上。
确保以倒置、直立的方式放置磁芯，以便磁芯的组织端与胶带接触，并处于结构图所示的正确位置。重复此步骤，直到所有供体块都取芯，并将核心放置在适当的位置。一旦所有磁芯都就位，贴上塑料盒的标签，并将其放在包含磁芯的金属底座的顶部。
磁芯的高度不应超过金属托盘的深度，因为当盒装到位时，高芯将倾斜或倒塌。将融化的石蜡通过盒轻轻倒入芯盘中。让熔融的石蜡溢出，以确保TMA体内没有气泡。
确保石蜡填充到石蜡盒的顶部，以便将石蜡盒嵌入并在凝固后牢固地结合到石蜡块上。让块在室温下冷却30分钟，在此期间不要移动块。将块在四摄氏度下再冷藏30分钟，以完全固化。
完全固定后，轻轻分离金属基模，并从石蜡块上取下双粘胶带。构建TMA后，使用切片机对新的TMA进行切片。一旦块被适当地面对，收集全脸组织切片。
将切片转移到预温水浴中，然后滑动安装组织切片。干燥后，提交具有代表性的H&E染色切片以及可能需要的任何其他免疫组织化学染色剂。提交染色的TMA切片进行病理学检查。
对于TMA验证，病理学家应检查TMA块中的H&E载玻片，并在显微镜下检查每个圆形点，以查看是否存在感兴趣的组织。构建过程的一个关键组成部分是在给定的供体块中鉴定感兴趣的组织，从中应从中获取TMA核心。该图的第一列显示了带有病理学家标记的示例性供体H&E。
第二列显示了H&E染色组织的打孔区域。第三列显示了从第一列和第二列所示区域的供体块中收获的TMA核心的H&E染色组织。病理学家可以一起查看匹配的供体阻滞和TMA核心H&Es，以验证是否收集了感兴趣的区域并且组织组成相同。
通过磁带方法成功完成 TMA 有两个主要指标。首先是在预期位置和彼此之间的距离处存在组织核心点，这是通过目视检查来评估的。A和B中显示的图像描述了两个成功完成的磁带方法TMA和相应的H&E幻灯片。
对这些TMA模块的目视检查表明，每个TMA及其相应部分都存在并定期间隔磁芯。在胶带法施工过程中可能出现的一些主要构造问题包括由于在凝固前过早去除金属基体而导致的块和盒分离，如图C所示，当熔融石蜡的过度湍流倾倒时，可能会发生嵌入芯的倾覆和/或放置漂移，如图D所示， 粘性差的双面胶带可能会恶化。该图显示了每个磁芯的H&E污渍是典型的TMA。
除了一个核心点之外，所有核心点都存在于H&E中。该图还显示，一些核心以完整的圆形组织点的形式存在，而另一些则不完全存在。这种组织丢失并不少见，可能是由于块面不足以完全显示所有核心。
或者，组织不完全或完全不存在的存在可能源于该核心的组织质量差，这可能导致染色过程中的组织损失。在下图中，在TMA切片上进行免疫组化和RNA ISH染色，以进一步验证TMA。如图所示，根据用于构建TMA的组织，可以使用各种染色剂。
维门汀被用作质量控制。U6是RNA质量的指标。EBER 用于确定 EBV 状态。
CD20是一种B细胞标记物，用于指示B细胞的存在。这些是一些可用于帮助验证TMA的污渍。观看此视频后，您应该了解如何使用胶带方法制作组织微阵列，以及为什么TMA是重要的节省时间和资源的研究工具。
您还应该了解，TMA构建不是一个理想的过程，持续的病理学指导和审查不仅是构建过程中的关键组成部分，也是对TMA切片进行的免疫组织化学研究的关键组成部分，以确保感兴趣的组织实际上存在于TMA切片中。
概述
该协议概述了使用不同深度的FFPE供体块手动构建组织微阵列（TMA）的胶带方法。该过程涉及仔细的核心取样和映射，以确保准确地代表组织结构。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 病理学
- 组织工程
背景
- 组织微阵列（TMA）是研究的关键工具，允许同时分析多个组织样本。
- 福尔马林固定石蜡包埋（FFPE）块包含三维组织结构，在取样过程中需要仔细考虑。
- 病理学家在识别组织块中核心取样感兴趣的区域方面发挥着重要作用。
- 胶带方法提供了一种手动、经济有效的TMA构建方法。
研究目的
- 展示从FFPE供体块构建TMA的胶带方法。
- 强调在保存组织完整性方面准确核心取样的重要性。
- 提供对FFPE块内组织三维本质的视觉理解。
使用的方法
- 病理学家对组织切片进行审查和核心取样标记。
- 创建TMA和构建地图以指导核心放置。
- 使用一次性纸质格子网格进行准确的核心定位。
- 手动核心打孔并将核心嵌入石蜡中。
主要结果
- 胶带方法允许从非理想供体块有效构建TMA。
- 准确的映射确保核心正确放置以代表组织结构。
- 视觉辅助，如动画，增强了对组织取样挑战的理解。
- 正确的技术最小化了取样错误的风险并改善了研究结果。
结论
- 胶带方法是一种可靠且易于使用的TMA构建技术。
- 病理学家和研究人员之间的合作对成功的组织取样至关重要。
- 理解组织的三维本质对于准确分析至关重要。
常见问题
Executive Industry Relevance
Tissue microarray construction enables high-throughput analysis of protein expression and genomic alterations across numerous formalin-fixed paraffin embedded samples, reducing tissue consumption and reagent costs in discovery workflows. The tape method provides a low-cost, manual approach compatible with non-ideal donor blocks, supporting early-stage target validation where sample availability is limited. This facilitates mechanistic de-risking by allowing parallel assessment of therapeutic hypotheses across diverse tissue contexts.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by assessing protein expression and transcriptional alterations across multiple donor blocks simultaneously.
- Operational Value: Supports biological de-risking through parallel evaluation of target presence in diverse tissue samples, aiding portfolio triage decisions.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Prepares validated biological systems for downstream immunohistochemistry and RNA ISH assays, ensuring reliable compound evaluation.
- Operational Value: Standardizes tissue sampling through pathologist-guided core placement, improving reproducibility across screening campaigns.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Maintains disease relevance by preserving tissue architecture from donor blocks, enabling translational biomarker alignment.
- Operational Value: Provides continuity from discovery through preclinical validation by allowing consistent tissue sectioning for longitudinal analysis.
Pipeline & Workflow Integration
The tape method supports early discovery workflows by enabling hypothesis testing through multiplexed tissue analysis, positioning it prior to lead identification and preclinical validation stages.
- Discovery Biology: Supports pathway clarification and biological de-risking by allowing assessment of target expression across heterogeneous tissue samples.
- Screening: Enables assay readiness through standardized core placement and quantitative output generation for immunohistochemical and RNA ISH readouts.
- Analytics: Generates multiplexed protein and transcriptional readouts that help compare conditions across donor blocks.
- Translational Research: Connects discovery to preclinical continuity by preserving tissue context for biomarker validation.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable capability for multi-project target validation rather than a single-use technique.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence through multiplexed assessment of target presence, reducing mechanistic ambiguity in early discovery.
- Operational Value: Standardization and reproducibility via pathologist-reviewed core sampling and mapping procedures.
- Strategic Value: Better go/no-go decisions through risk-adjusted prioritization of targets based on multi-sample tissue profiling.
- Portfolio Impact: Enables capital-efficient advancement decisions by identifying targets with consistent expression across diverse tissue contexts.
Implementation Considerations
- Required scientific expertise in histopathology for tissue review and core sampling guidance.
- Instrumentation needs include handheld core punches, microtomes, and paraffin embedding equipment.
- Cross-team standardization requires alignment between pathology and research teams on tissue marking and mapping protocols.
- Adaptation considerations across model systems depend on FFPE tissue availability and core length compatibility.
- Practical limitations include core loss during sectioning and variability in tissue representation due to block heterogeneity.
