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Des coupes minces de tissus fraîchement congelés de deux patients atteints de HGSOC et de deux patients OCCC ont été analysées à l’aide de ce flux de travail intégré d’identification, de segmentation, de LMD et d’analyse protéomique quantitative des tissus piloté par l’IA (Figure 1). Les sections représentatives de tissus colorés H & E pour chaque tumeur ont été examinées par un pathologiste certifié par le conseil d’administration; la cellularité tumorale variait de 70% à 99%. Les tissus ont été sectionnés finement sur des lames de membrane PEN (fichier supplémentaire 2) et prédécoupés avec des fiducials d’étalonnage (fichier supplémentaire 1), ce qui a permis d’intégrer les données d’orientation positionnelle des annotations générées dans le logiciel d’analyse d’images (voir la table des matériaux) avec l’orientation des coordonnées cartésiennes dans le logiciel LMD. Après la coloration H&E, des images haute résolution (20x) des lames PEN contenant le tissu et les calibrateurs ont été capturées.
Les populations de cellules tumorales et stromales dans les micrographies ont été segmentées à l’aide d’un logiciel d’analyse d’images (voir le tableau des matériaux) pour une récolte sélective par LMD, ainsi que des récoltes représentant l’ensemble de la section mince du tissu (par exemple, le tissu tumoral entier) (Figure 1). Des annotations non discriminantes pour les collections de tissus tumoraux entiers ont été générées en partitionnant toute la section tissulaire avec des carreaux de 500 μm2, laissant un espace de 40 μm entre les carreaux pour maintenir l’intégrité de la membrane PEN et empêcher la membrane de s’enrouler pendant la LMD. Sur les diapositives pour l’enrichissement en LMD résolu par histologie, le classificateur d’IA dans le logiciel d’analyse d’images (voir la table des matériaux) a été formé pour discriminer entre les cellules tumorales et stromales, ainsi que le fond de diapositive en verre vierge. Les régions représentatives de la tumeur, du stroma et du verre vierge ont été mises en évidence manuellement, et l’outil de classification a été utilisé pour segmenter ces ROI dans toute la section tissulaire. Les couches segmentées représentant le tissu entier, l’épithélium tumoral et le stroma ont été enregistrées séparément en tant que fichiers d’annotation individuels (fichier supplémentaire 3 et fichier supplémentaire 6). Dans une copie séparée du fichier image (sans les annotations ROI partitionnées), une courte ligne de l’extrémité la plus centrale de chacun des trois calibrateurs fiducial a été annotée et enregistrée en tant que fichier .annotation en utilisant le même nom de fichier que chacun des fichiers de couche d’annotation LMD, mais avec le suffixe « _calib » (fichier supplémentaire 4). Ces lignes ont été utilisées pour co-enregistrer la position des calibrateurs à membrane PEN avec les données de la liste de formes d’annotation dessinées dans le logiciel d’analyse d’images.
La présente étude fournit deux algorithmes, « Malleator » et « Dapọ » en Python pour prendre en charge ce flux de travail LMD piloté par l’IA, qui sont disponibles à https://github.com/GYNCOE/Mitchell.et.al.2022. L’algorithme Malleator extrait les coordonnées cartésiennes spécifiques pour toutes les annotations individuelles (ROI tissulaire et calibrateurs) des fichiers .annotation appariés et les fusionne en un seul fichier d’importation XML (Extensible Markup Language) (fichier supplémentaire 5). Plus précisément, l’algorithme Malleator utilise le nom de répertoire d’un dossier parent comme entrée pour rechercher tous les dossiers de sous-répertoires et génère des fichiers .xml pour tous les sous-dossiers qui n’ont pas encore de .xml fichier fusionné. L’algorithme Malleator fusionne toutes les couches d’annotation du logiciel d’analyse d’images (voir la table des matériaux) en une seule couche et convertit les données de liste de formes générées par l’IA, qui sont enregistrées en tant que type de fichier .annotation propriétaire, dans .xml format compatible avec le logiciel LMD. Après avoir fusionné les fichiers d’annotation et d’étalonnage, le fichier .xml généré par l’algorithme est enregistré et importé dans le logiciel LMD. De légers ajustements sont nécessaires pour ajuster manuellement l’alignement des annotations, ce qui sert également à enregistrer la position verticale (plan z) de l’étage de diapositive sur le microscope laser. L’algorithme Dapọ est utilisé spécifiquement pour les collections enrichies en LMD. Les tuiles partitionnées sont automatiquement affectées à des couches d’annotation individuelles par le logiciel d’analyse d’images. L’algorithme Dapọ fusionne toutes les vignettes partitionnées en une seule couche d’annotation avant l’utilisation de l’outil Classificateur, réduisant ainsi le temps d’exécution de l’analyse Classifier pour les collections enrichies LMD.
Les échantillons de tumeurs entières et de tissus enrichis en LMD ont été digérés, marqués avec des réactifs TMT, multiplexés, fractionnés hors ligne et analysés via une protéomique quantitative basée sur la SEP comme décrit précédemment9. Le rendement moyen en peptides (43-60 μg) et la récupération (0,46-0,59 μg/mm2) pour les échantillons prélevés à l’aide de ce flux de travail basé sur l’IA étaient comparables aux rapports précédents 9,10. Au total, 5 971 protéines ont été co-quantifiées dans tous les échantillons (tableau supplémentaire S1). Le regroupement hiérarchique non supervisé utilisant les 100 protéines les plus variables a entraîné une ségrégation des histotypes HGSOC et OCCC des échantillons de tumeurs entières enrichis en LMD (Figure 2A), similaire à celle décrite précédemment11. En revanche, les échantillons de stroma enrichis en LMD provenant du HGSOC et de l’OCCC se sont regroupés et indépendamment des échantillons de tumeur enrichis en LMD et de tumeurs entières. Parmi les 5 971 protéines quantifiées, 215 ont été significativement modifiées (LIMMA adj. p < 0,05) entre des collections tumorales entières provenant d’échantillons de HGSOC et d’OCCC (tableau supplémentaire S2). Ces protéines altérées ont été comparées à celles identifiées pour différencier le tissu tumoral HGSOC et OCCC par Hughes et al.11. Sur les 76 protéines de signature quantifiées par Hughes et coll., 57 ont été co-quantifiées dans cet ensemble de données et étaient fortement corrélées (Spearman Rho = 0,644, p < 0,001) (Figure 2B).

Figure 1 : Résumé du flux de travail intégré pour la sélection automatisée de la région tissulaire d’intérêt pour la microdissection laser pour la protéomique quantitative en aval. Les fiduciales d’étalonnage sont découpées sur des lames de membrane PEN pour co-enregistrer les données d’orientation positionnelle des segments dérivés de l’IA du retour sur investissement tissulaire dans le logiciel d’analyse d’images HALO, avec positionnement horizontal sur le microscope LMD. L’algorithme Malleator est utilisé pour fusionner les données de segmentation annotées sur toutes les couches d’annotation d’une diapositive avec le fichier de référence _calib et pour la convertir en un fichier .xml compatible avec le logiciel LMD. Les tissus récoltés par LMD pour l’analyse protéomique sont digérés et analysés par protéomique quantitative à haut débit, comme décrit précédemment9. Abréviations : LMD = microdissection laser ; ROI = région d’intérêt; TMT = étiquette de masse en tandem; Quant. = quantification; Ident. = identification; LC-MS/MS = chromatographie liquide-spectrométrie de masse en tandem. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 2: Analyse des protéines dans des échantillons de tumeurs entières et enrichies en LMD. (A) Analyse hiérarchique non supervisée des 100 protéines les plus diversement abondantes dans des échantillons de tumeurs HGSOC et OCCC LMD enrichis et entiers. (B) Corrélation des abondances de protéines log2 fold-change entre les récoltes de tumeurs entières HGSOC et OCCC dans la présente étude (Mitchell et al., axe des x) et une étude similaire de Hughes et al. (axe des y)11. Abréviations : LMD = microdissection laser ; HGSOC = cancer de l’ovaire séreux de haut grade; OCCC = carcinome ovarien à cellules claires; log2FC = log2-transformée abondance protéomique. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Tableau supplémentaire S1: Abondances de 5 971 protéines co-quantifiées dans tous les échantillons de tumeurs entières enrichies en LMD provenant d’échantillons de tissus HGSOC et OCCC. Abréviations : LMD = microdissection laser ; HGSOC = cancer de l’ovaire séreux de haut grade; OCCC = carcinome ovarien à cellules claires. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce tableau.
Tableau supplémentaire S2: Protéines exprimées différentiellement (215) dans des collections tumorales entières de HGSOC vs OCCC (LIMMA adj. p < 0,05). Abréviations : HGSOC = cancer de l’ovaire séreux de haut grade; OCCC = carcinome ovarien à cellules claires. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce tableau.
Fichier supplémentaire 1 : Fichier de données de liste de formes représentatives (.sld) contenant des fiducials d’étalonnage standard pour quatre positions de diapositives. Le fichier peut être importé dans le logiciel LMD. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.
Fichier supplémentaire 2 : Fichier image .svs représentatif d’une section de tissu haute résolution (20x) colorée par H&E. Le fichier peut être ouvert et visualisé à l’aide d’un logiciel d’analyse d’images ou d’un logiciel LMD. Abréviation : H&E = hématoxyline et éosine ; LMD = microdissection laser. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.
Fichier supplémentaire 3: Fichier d’annotation représentatif de segments tumoraux entiers partitionnés. Le fichier peut être importé dans un logiciel d’analyse d’images. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.
Fichier supplémentaire 4 : Fichier _calib.annotation représentatif des segments fiducial calibrateurs. Les informations de coordonnées représentent le positionnement oriental des courtes lignes d’étalonnage dessinées à partir de chaque fiducial à pointe de flèche. Le fichier peut être importé dans un logiciel d’analyse d’images. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.
Fichier supplémentaire 5 : Fichier représentatif du langage de balisage extensible (.xml) généré par l’algorithme Malleator. Le fichier peut être importé dans le logiciel de microdissection laser. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.
Fichier supplémentaire 6 : Fichier .annotation représentatif des segments partitionnés classés par IA pour les collections enrichies en LMD. Le fichier peut être importé dans un logiciel d’analyse d’images. Abréviations : IA = intelligence artificielle ; LMD = microdissection laser. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.