$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Las secciones delgadas de tejido fresco congelado de dos pacientes con HGSOC y dos OCCC se analizaron utilizando este flujo de trabajo integrado de identificación, segmentación, LMD y análisis proteómico cuantitativo de ROI de tejidos impulsado por IA (Figura 1). Las secciones representativas de tejido teñido de H&E para cada tumor fueron revisadas por un patólogo certificado por la junta; la celularidad tumoral varió de 70% a 99%. Los tejidos se sembraron en diapositivas de membrana PEN (Archivo suplementario 2) y se precortaron con fiduciales calibradores (Archivo suplementario 1), lo que permitió la integración de los datos de orientación posicional de las anotaciones generadas en el software de análisis de imágenes (consulte la Tabla de materiales) con la orientación de coordenadas cartesianas en el software LMD. Después de la tinción de H&E, se capturaron imágenes de alta resolución (20x) de las diapositivas PEN que contenían el tejido más los calibradores.
Las poblaciones de células tumorales y estromales en las micrografías se segmentaron utilizando software de análisis de imágenes (consulte la Tabla de materiales) para la cosecha selectiva por LMD, junto con cosechas que representan toda la sección delgada del tejido (por ejemplo, tejido tumoral completo) (Figura 1). Las anotaciones no discriminatorias para colecciones completas de tejido tumoral se generaron dividiendo toda la sección de tejido con baldosas de 500 μm2, dejando un espacio de 40 μm entre las baldosas para mantener la integridad de la membrana PEN y evitar que la membrana se enrosque durante lmD. En las diapositivas para el enriquecimiento de LMD resuelto por histología, el clasificador de IA en el software de análisis de imágenes (consulte la Tabla de materiales) fue entrenado para discriminar entre células tumorales y estromales, junto con el fondo de diapositiva de vidrio en blanco. El tumor representativo, el estroma y las regiones de vidrio en blanco se resaltaron manualmente, y se utilizó la herramienta clasificadora para segmentar estos ROI en toda la sección de tejido. Las capas segmentadas que representan el tejido entero, el epitelio tumoral y el estroma se guardaron por separado como archivos de anotación .annotation individuales (Archivo suplementario 3 y Archivo suplementario 6). En una copia separada del archivo de imagen (sin las anotaciones ROI particionadas), se anotó una línea corta desde la punta central de cada uno de los tres calibradores fiduciarios y se guardó como un archivo de anotación .utilizando el mismo nombre de archivo que cada uno de los archivos de capa de anotación LMD, pero anexado con el sufijo "_calib" (Archivo suplementario 4). Estas líneas se utilizaron para registrar conjuntamente la posición de los calibradores de membrana PEN con los datos de la lista de formas de anotación dibujados en el software de análisis de imágenes.
El presente estudio proporciona dos algoritmos, "Malleator" y "Dapọ" en Python para admitir este flujo de trabajo LMD impulsado por IA, que están disponibles en https://github.com/GYNCOE/Mitchell.et.al.2022. El algoritmo Malleator extrae las coordenadas cartesianas específicas para todas las anotaciones individuales (ROI de tejido y calibradores) de los archivos .annotation emparejados y las combina en un único archivo de importación de lenguaje de marcado extensible (XML) (archivo suplementario 5). Específicamente, el algoritmo Malleator utiliza el nombre del directorio de una carpeta principal como entrada para buscar en todas las carpetas de subdirectorios y genera archivos .xml para cualquier subcarpeta que aún no tenga un archivo combinado .xml. El algoritmo Malleator fusiona todas las capas de anotación en el software de análisis de imágenes (consulte la Tabla de materiales) en una sola capa y convierte los datos de la lista de formas generada por IA, que se guardan como tipo de archivo de anotación .annotation propietario, en .xml formato compatible con el software LMD. Después de fusionar los archivos de anotación y calibrador, el archivo de .xml generado por el algoritmo se guarda e importa en el software LMD. Se necesitan ligeros ajustes para ajustar manualmente la alineación de las anotaciones, lo que también sirve para registrar la posición vertical (plano z) de la etapa de deslizamiento en el microscopio láser. El algoritmo Dapọ se utiliza específicamente para colecciones enriquecidas con LMD. Los mosaicos particionados se asignan automáticamente a capas de anotación individuales por el software de análisis de imágenes. El algoritmo Dapọ combina todos los mosaicos particionados en una sola capa de anotación antes de usar la herramienta Clasificador, lo que reduce el tiempo de ejecución del análisis del clasificador para colecciones enriquecidas con LMD.
El tumor completo y las muestras de tejido enriquecido con LMD fueron digeridas, marcadas con reactivos TMT, multiplexadas, fraccionadas fuera de línea y analizadas a través de proteómica cuantitativa basada en EM como se describió anteriormente9. El rendimiento medio de péptidos (43-60 μg) y la recuperación (0,46-0,59 μg/mm2) para las muestras cosechadas utilizando este flujo de trabajo impulsado por IA fueron comparables con los informesanteriores 9,10. Un total de 5.971 proteínas fueron cocuantificadas en todas las muestras (Tabla suplementaria S1). La agrupación jerárquica no supervisada utilizando las 100 proteínas más variables dio lugar a la segregación de los histotipos HGSOC y OCCC de las muestras tumorales completas y enriquecidas con LMD (Figura 2A), similar a la descrita anteriormente11. Por el contrario, las muestras de estroma enriquecido con LMD de HGSOC y OCCC se agruparon e independientemente de las muestras de tumor enriquecido con LMD y tumores completos. Entre las 5.971 proteínas cuantificadas, 215 se alteraron significativamente (LIMMA adj. p < 0,05) entre colecciones completas de tumores de muestras de HGSOC y OCCC (Tabla suplementaria S2). Estas proteínas alteradas fueron comparadas con las identificadas para diferenciar el tejido tumoral HGSOC y OCCC por Hughes et al.11. De las 76 proteínas de firma cuantificadas por Hughes et al., 57 fueron cocuantificadas en este conjunto de datos y estuvieron altamente correlacionadas (Spearman Rho = 0,644, p < 0,001) (Figura 2B).

Figura 1: Resumen del flujo de trabajo integrado para la selección automatizada de la región tisular de interés para la microdisección láser para la proteómica cuantitativa aguas abajo. Los fiduciales de calibración se cortan en portaobjetos de membrana PEN para registrar conjuntamente los datos de orientación posicional de los segmentos derivados de IA del ROI del tejido en el software de análisis de imágenes, HALO, con posicionamiento horizontal en el microscopio LMD. El algoritmo Malleator se utiliza para combinar los datos de segmentación anotados en todas las capas de anotación de una diapositiva con el archivo de referencia _calib, y para convertirlos en un archivo .xml compatible con el software LMD. El tejido cosechado por LMD para el análisis proteómico se digiere y analiza mediante proteómica cuantitativa de alto rendimiento como se describió anteriormente9. Abreviaturas: LMD = microdisección láser; ROI = región de interés; TMT = etiqueta de masa en tándem; Quant. = cuantificación; Ident. = identificación; LC-MS/MS = cromatografía líquida-espectrometría de masas en tándem. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2: Análisis de las proteínas en muestras tumorales enteras y enriquecidas con LMD. (A) Análisis de conglomerados jerárquicos no supervisados de las 100 proteínas más variadamente abundantes en muestras tumorales completas y enriquecidas con LMD de HGSOC y OCCC. (B) Correlación de las abundancias de proteínas log2 veces de cambio entre las cosechas tumorales completas de HGSOC y OCCC en el presente estudio (Mitchell et al., eje x) y un estudio similar de Hughes et al. (eje y)11. Abreviaturas: LMD = microdisección láser; HGSOC = cáncer de ovario seroso de alto grado; OCCC = carcinoma de células claras de ovario; log2FC = abundancia proteómica transformada en log2. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Tabla suplementaria S1: Abundancias de 5.971 proteínas cocuantificadas en todas las muestras de tumores enriquecidos con LMD y completas de muestras de tejido HGSOC y OCCC. Abreviaturas: LMD = microdisección láser; HGSOC = cáncer de ovario seroso de alto grado; OCCC = carcinoma de células claras de ovario. Haga clic aquí para descargar esta tabla.
Tabla suplementaria S2: Proteínas expresadas diferencialmente (215) en colecciones tumorales completas de HGSOC vs OCCC (LIMMA adj. p < 0,05). Abreviaturas: HGSOC = cáncer de ovario seroso de alto grado; OCCC = carcinoma de células claras de ovario. Haga clic aquí para descargar esta tabla.
Archivo suplementario 1: Archivo de datos de lista de formas representativas (.sld) que contiene fiduciales de calibrador estándar para cuatro posiciones de diapositiva. El archivo se puede importar al software LMD. Haga clic aquí para descargar este archivo.
Archivo suplementario 2: Archivo de imagen .svs representativo de una sección de tejido de alta resolución (20x) teñida de H&E. El archivo se puede abrir y ver utilizando un software de análisis de imágenes o un software LMD. Abreviatura: H&E = hematoxilina y eosina; LMD = microdisección láser. Haga clic aquí para descargar este archivo.
Archivo suplementario 3: Archivo de anotación .antación representativo de segmentos tumorales enteros particionados. El archivo se puede importar a un software de análisis de imágenes. Haga clic aquí para descargar este archivo.
Archivo suplementario 4: Archivo representativo _calib.anotación de segmentos fiduciarios calibradores. La información de coordenadas representa el posicionamiento oriental de las líneas cortas del calibrador dibujadas desde cada fiducial de punta de flecha. El archivo se puede importar a un software de análisis de imágenes. Haga clic aquí para descargar este archivo.
Archivo suplementario 5: Archivo representativo de lenguaje de marcado extensible (.xml) generado por el algoritmo Malleator. El archivo se puede importar al software de microdisección láser. Haga clic aquí para descargar este archivo.
Archivo suplementario 6: Archivo de anotación .antación representativo de segmentos clasificados con IA particionada para colecciones enriquecidas con LMD. El archivo se puede importar a un software de análisis de imágenes. Abreviaturas: IA = inteligencia artificial; LMD = microdisección láser. Haga clic aquí para descargar este archivo.