2015年4月8日
骨髄の組織学的データを定量的に分析する戦略が提示されます。組織切片中の蛍光標識細胞の共焦点顕微鏡検査により、2次元画像が得られ、自動的に解析されます。異なる細胞タイプの共局在解析をシミュレーション画像からのデータと比較し、細胞相互作用に関する定量的な情報を提供します。
この手順の全体的な目標は、骨髄の特定の細胞サブセット間の関連を定量化することです。これは、最初にマウスの大腿骨腫瘍から組織学的凍結切片を収集することによって達成されます。第2ステップでは、免疫蛍光分析のために切片を染色し、共焦点画像を取得します。
その後、画像はデジタルで分析されます。最終的には、異なる細胞タイプの位置をシミュレートして、目的の特定の免疫学的細胞とその微小環境との間の接触速度と頻度を計算できます。この手法のアイデアを思いついたのは、骨髄中の長寿命形質細胞の微小環境ニッチを解析していたときで、骨髄組織内の細胞関連を明確に定量化する方法が必要でした。
RA Mayaは、成体マウスから大腿骨を凍結吸引するための手順を示します。まず、硬組織ブレードを装着した標準ミクロトームの試料とブレードの温度をマイナス24°Cに設定します。15分間の順応後。
クライオ包埋培地で金属サンプルホルダーにサンプルブロックを固定し、必要に応じてブロックの向きを調整します。骨が完全に開き、骨髄が見えるまでサンプルをトリミングします。次に、セクションの厚さを7ミクロンに調整します。
次に、カワモト粘着テープをサンプルブロックの上部に粘着面を固定します 親愛なる革で覆われた木製のヘラでサンプルを切片化し、鉗子を使用します。テープをめくって、セクションが上面にくるようにします。次に、テープをガラス顕微鏡スライドに移します。
最後のセクションが収集されたら、テープをスコッチテープでスライドガラスに固定します。サンプルを少なくとも30分間駆動させ、スライドを摂氏マイナス80度で保管します。2人の女性が、一般的な免疫蛍光プロトコルに従って解凍したクライオ切片を染色するサンプルを画像化します。
組織の完全性を視覚化するために、核の染色を必ず含めるようにしてください。切片を染色した後、各サンプルにフロアマウントを1滴加え、続いてレーザー走査型共焦点顕微鏡で1番のガラスカバースリップを追加します。20 x 対物レンズを選択し、フィールド ビューを 708 ポイント 15 x 708 ポイント 15 ミクロンに設定します。
次に、サンプルを 1 画像あたり 2048 x 2048 ピクセルで一度に 1 つずつ画像化して、結果を比較できるようにします。間質構造を視覚化するための1つのチャネル、核用の1つのチャネル、および必要に応じて目的の造血細胞用の追加のチャネルに画像を記録します。線平均化を使用して画像を記録します。
理想的には、大腿骨セクション全体をカバーするために、隣接する単一の画像をキャプチャします。次に、画像を顕微鏡画像ファイル形式で保存します。次に、画像化された領域ごとにチャネルごとに 1 つの JPEG ファイルをエクスポートし、画像解析ツールを使用して、ランダム セルのシミュレーションを実行する前に、共局在と近傍解析の画像セグメンテーション定量化を実行します。
シミュレートする各画像の分析された骨髄画像上の位置決め。次のファイルを、セル連絡先ツールによって提供される単一のCSVファイルである1つのフォルダーに配置します。元のDPIチャンネルJPEGファイルと元の間質チャンネルJPEGファイルは、単一の大腿骨サンプルからの一連の画像に対してバッチシミュレーションを実行し、この時点ですべての元のJPEGファイルとそれに対応する単一のCSVファイルを別のフォルダに転送します。
すべてのファイルがアセンブルされたら、シミュレーションツールを起動します。次に、画像データの自動読み込みチェックボックスをオンにします。このオプションをオンにすると、解析された画像に対応するCSVファイルが自動的に開きます。
次に、CSV ファイルの共通タグと、バッチ モード シミュレーションに使用する画像セットの数を入力します。次に、S stroma チャネルから生成された J peg ファイルを 3 で終わるファイル名でロードして、DPI チャネルのマスクを生成します。[マスクの適用]ボックスをオンにして、DPI画像をバイナリマスクに変換するためのしきい値を10に設定します。
[8 ビット] ボックスと [拡張] ボックスをオンにし、拡張のグレードを 5 ピクセルに設定します。次に、幅侵食ボックスをオンにします。次に、シミュレーション画像の解析に使用する近傍半径の希望の値を入力し、[OSUを使用]ボックスをオンにして、造血細胞の間質構造の自動検出にOSUアルゴリズムを使用します。
円形としてシミュレートされます。適切なオブジェクトセグメンテーション機能を含む画像解析ソフトウェアを使用して、解析した細胞タイプの細胞サイズ分布を測定し、これらの測定値からすべての造血タイプのシグマを決定します。セル サイズのカットオフ (ピクセル単位の直径) は、画像解析ツールによって完全なセルとして認識される最小のオブジェクトを表すものです。
次に、セル サイズのカットオフとシグマをピクセル単位で入力して、赤、緑、青のセルのセル サイズ分布をシミュレーションします。次に、[セルとマスク]タブで、削除ボックスをチェックして、マスクの立ち入り禁止領域内の少なくとも1つのピクセルとセルが重なっている場合に、プログラムがセルの新しい位置を選択できるようにします。[セルの除外]タブで、[セルの重複を避ける]ボックスもオンにします。
次に、2 つのセルの中心間の許容最小距離をピクセル単位で入力します。オーバーラップが 1 つのセルの中心から別のセルの中心までの最小距離によって定義される場合は、オーバーラップの最大領域を 100% に設定し、シミュレーション ツールを 1000 回の繰り返しに設定します。次に、自動保存販売ボックスをチェックして、バッチの各画像のすべての繰り返しのシミュレートされたオブジェクトの座標を、難破したファイルとしてテキスト形式で保存します。
保存したファイルに共通のタグも入力します。最後に、[run simulation]をクリックし、記録された各画像に対応する1000個のシミュレーション画像のセットの平均接触周波数と近傍周波数を決定します。この除算では、画像ごとに記録された細胞数による平均接触および近傍カウントを行い、周波数を記録された画像の自動共局在解析の結果と比較します。
この図では、好酸球、形質細胞、B細胞と間質細胞微小環境と蛍光キメラ骨髄の局在解析を示しています。[Cell Contact] ツールと [Nearby] ツールによって生成された CSV ファイルには、各セル集団のセル数と総面積 (ピクセル単位)、および接触数または近傍数が含まれています。ランダムなセル配置のシミュレーションを実行する前に、このシミュレーションでは、セルサイズ分布をガウス分布として記述するパラメータを決定する必要があり、3つのセル集団について測定されたシグマの相対値が維持されました。
ピクセル単位で定義されたシグマ値は、セルを配置できる領域を定義するために、記録されたセルの外観と一致するように設定されましたが、マスクはDAPIチャネルから生成されました。次に、値 10 がバイナリ イメージを生成するための最適な密度しきい値であると判断されました。次に、形質細胞、好酸球、またはB細胞と間質細胞との接触の関連性を予想どおりにテストしました。
これらの解析により、記録された画像の接触率は、形質細胞やB細胞のシミュレーションと比較して有意に高いことがわかりました。対照的に、好酸球間質細胞の接触では明確な差は観察されませんでした。この方法は、免疫学、血液学、病理学、幹細胞生物学など、骨髄の複雑な組織構造の分析を必要とするあらゆる分野で重要な質問に答えるのに役立ちます。
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この記事では、共焦点顕微鏡を使用して骨髄の組織学的データを定量的に分析する方法を提示します。この技術は、組織断面を染色し、得られた画像をデジタル分析して細胞間相互作用を評価することを含みます。
Quantifying cellular co-localization in bone marrow addresses a critical challenge in immunology and hematology research: distinguishing true biological associations from random cell positioning. This method provides reproducible, quantitative analysis of hematopoietic-stromal interactions, reducing rater-dependent bias and enhancing interrater reliability. The approach supports target validation and mechanistic de-risking in preclinical discovery by enabling data-driven assessment of cellular microenvironment dynamics.
The method integrates into the discovery continuum from early target validation through preclinical research, supporting hypothesis testing and biological de-risking in hematopoietic and stromal cell interactions.