2025年6月6日
このプロトコールは、マウスFFPE黒色腫組織のDNAバーコードベースのイメージングのためのマルチプレックス免疫蛍光抗体パネルを設計するためのステップバイステップガイドを提供します。また、マウスの黒色腫腫瘍免疫微小環境に対する空間的プロテオミクスの洞察を生成するためのオープンソースツールを使用した画像解析パイプラインについても説明します。
我々は、マウスFFPE組織を研究するための多重免疫蛍光パネルを開発および検証するためのプロトコルを提示し、血漿DNAを送達するナノ粒子で処理された黒色腫モデルからのサンプルを研究することにより、その有用性を実証し、腫瘍微小環境を再プログラミングするための免疫学的シグナルをコードします。このフィールドには、マウスホルマリン固定パラフィン包埋FFPE組織と互換性のある、厳密に開発および検証されたマルチプレックス免疫蛍光プロトコルが欠けていました。
ホルマリン固定パラフィン包埋は、組織の形態を長期的に維持し、取り扱いと保管が容易で、1枚のスライドで複数の標本を表示するための組織マイクロアレイの作成を可能にします。
空間プロテオミクス イメージングは、複雑な腫瘍微小環境の視覚化と分析を強化し、最終的には免疫応答の予測に役立ち、より優れた治療法の開発に貢献できます。
このプロトコルを使用して、より多くの腫瘍タイプとさまざまな免疫器官にわたるマウス腫瘍モデルの空間プロファイリングを改善します。
[ナレーター]まず、FFPEティッシュスライドを摂氏60度で一晩焼きます。翌日、スライドを室温で10分間冷却してから、脱パラフィン化と再水和を開始します。次に、スライドをキシレン溶液中で2回、それぞれ5分間インキュベートしてパラフィンを除去し、スライドを100%エタノールに2回、それぞれ5分間移動させて組織を再水和します。スライドを90%、70%、50%、および30%のエタノール溶液にそれぞれ5分間順次入れます。スライドを蒸留水で5分間2回洗浄します。抗原回収を行い、新しい漂白液を使用して組織を45分間隔で2回漂白してから、抗体染色を行います。次に、プラスチックチャンバーを使用して摂氏4度で一晩抗体染色を行います。染色後、プラスチックチャンバーを取り外し、以前に適用した抗体カクテルを回収します。スライドを染色バッファーで2回、それぞれ2分間洗浄します。40ミリリットルの染色後固定液を含む染色ジャーでスライドを10分間インキュベートし、PBSで3回それぞれ2分間すすぎます。次に、スライドを氷冷のメタノールに5分間移してから、PBSですすいでください。湿度チャンバーの下の各スライドに200マイクロリットルの最終固定液を塗布します。室温で20分間インキュベートした後、スライドをPBSで再度洗浄し、それぞれ2分間の3サイクル洗浄します。すぐにイメージングする場合は、糸くずの出ないティッシュを使用して、組織の周りのスライドを拭きます。フローセル組立装置を使用してフローセルを30秒間押します。後でイメージングする場合は、フローセルを適用せずにスライドを摂氏4度の保存バッファーに保存します。イメージングの準備ができたら、フローセルを適用する前に、スライドを保存バッファーからPBSに10分間移します。次に、目的のイメージングサイクルに基づいて慣らし運転DMSOバッファーを準備します。イメージングサイクルの総数に必要なレポーターストック溶液を調製します。250マイクロリットルのレポーターストック溶液と各レポーター5マイクロリットルを、ラベル付けされた黒または琥珀色の1ミリリットルの微量遠心チューブにピペットで入れます。溶液を黒色の96ウェルプレートに移し、粘着ホイルで密封します。次に、イメージングデバイスを起動し、機器マネージャーを使用してパラメータと露光時間を設定します。レポータープレートをデバイスに配置し、スライドを顕微鏡ホルダーに配置してイメージングを開始します。染色組織の画像を取得します。最新版のデジタル病理解析ソフトウェアをインストールします。[プロジェクトを作成]をクリックし、プロジェクト スペースの保存先フォルダを選択します。次に、「画像の追加」をクリックし、「ファイルの選択」をクリックします。次に、マルチプレックス免疫蛍光イメージングから生成されたQuP TIFFファイルに移動します。画像タイプを蛍光に設定し、デフォルト設定のままにして、[インポート]をクリックします。QuPathを使用している場合は、新しい画像をダブルクリックしてワークスペースを開き、定期的にファイルと保存を押してプロジェクトの変更を追跡します。マーカーの表示設定と表示設定は、ツールバーの明るさとコントラストツールを使用して切り替えます。ブラシまたはワンドツールを使用して、組織セクション全体に注釈を描画します。このアノテーションを完全な組織として定義し、分析すべきではない上にある皮膚または領域を除外します。Alt キーを押したままにすると、負の注釈を作成したり、境界を縮小したりできます。次に、[アノテーション]タブをクリックし、[オブジェクト]、[アノテーション]の順に押してから、[選択したアノテーションの複製]をクリックして、アノテーションを選択します。SOX 10チャンネルをオンにし、複製された注釈を縮小して、ALT +ブラシ/ワンドツールを使用して腫瘍領域を定義します。次に、完全な組織注釈を選択します。次に、[オブジェクト]に移動し、[注釈]、[注釈の展開]の順に移動します。膨張半径を1マイクロメートルに設定し、実行をクリックします。この新しいアノテーションの名前を「Full Tissue Expansion」に変更します。腫瘍の注釈を選択し、右クリックして、[階層に挿入]を選択します。腫瘍アノテーションを再選択し、[オブジェクト]、[アノテーション]に移動し、[反転]をクリックします。この新しいアノテーションをストロマとして定義し、すべての組織切片に対して繰り返します。セルセグメンテーションを実行するには、[画像] タブをクリックして、ピクセル幅と画像の高さを見つけます。GitHub から StarDist 拡張機能をダウンロードします。QuPath拡張子StarDist.jarファイルをQuPathにインポートします。また、GitHubからStarDistのgroovyスクリプトファイルとモデルファイルをダウンロードします。各組織切片について、腫瘍と間質の両方のアノテーションを選択します。設定バーで、[自動化]、[スクリプト エディター] の順にクリックして、スクリプト インターフェイスを開きます。画像のピクセルサイズに対応する適切なStarDistセルセグメンテーションスクリプトを開きます。プロンプトが表示されたら、セルセグメンテーションにStarDistcellsegmodel.pbを選択します。セルセグメンテーション後、画像を保存し、測定値、測定値のエクスポートを順番にクリックし、対応する画像を選択し、エクスポートタイプをセルとして、区切り文字を.csvとして設定します。出力ファイルの場所を選択し、[入力] をクリックして関連するメトリックを含めます。クラスタリングまたは表現型解析で使用する系統マーカーごとに、エクスポートする平均値を 1 つ選択します。プロテオミクス データを正規化するには、エクスポートされた CSV ファイルを開き、列見出しを切り捨ててマーカー名のみを保持します。最新バージョンの R & R Studio をインストールした後、GitHub からマーカー正規化 .r スクリプトをダウンロードし、それを実行して核サイズに基づいてセルを除外します。各マーカーの最小/最大正規化を実行します。完了したら、正規化されたデータを含む新しい CSV ファイルを保存します。抗体DNAバーコードの結合は、プロテインゲル電気泳動によって確認され、重鎖領域に追加のバンドが示されました。4-1BBL/IL-12 ナノ粒子と全身性抗 PD1 で処理された B16-F10 脇腹腫瘍の多重免疫蛍光イメージングでは、腫瘍切片全体で明確な免疫マーカー発現が示されました。FlowSOMクラスタリングは、Seurat表現型解析と比較して、より広い範囲のマーカー発現強度を特定し、最大強度の差は約0.7対0.5でした。FlowSOM表現型解析では、より多くのマクロファージがM1サブタイプとM2サブタイプに分類されました。マクロファージ密度の定量化により、FlowSOMはSeuratと比較してM1とM2の両方のマクロファージの密度が高いことを検出し、Seuratはより多くのマクロファージをその他として分類しました。空間分析により、M2マクロファージとナチュラルキラー細胞は治療後の平均最小距離が最も長く、M1マクロファージはCD8 T細胞の周囲でより蔓延していることが明らかになりました。
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このプロトコルは、マウスのFFPEメラノーマ組織のDNAバーコードベースイメージング用のマルチプレックス免疫蛍光抗体パネルを設計するためのステップバイステップガイドを提供します。また、マウスのメラノーマ腫瘍免疫環境に関する空間プロテオミクスの洞察を生成するためのオープンソースツールを使用した画像分析パイプラインについても説明します。
DNA-barcode-based multiplex immunofluorescence imaging enables high-dimensional spatial proteomics in FFPE specimens, addressing a critical need for robust immune microenvironment analysis in preclinical oncology models. This approach supports predictive confidence in target validation and mechanistic de-risking by quantifying cell phenotypes and spatial relationships in genetically reprogrammed murine melanoma. The protocol's compatibility with widely available FFPE samples enhances translational continuity and portfolio decision-making in immuno-oncology research.
This protocol integrates into the discovery-to-preclinical continuum by enabling spatial proteomics analysis of FFPE tissues, supporting both early target validation and translational biomarker alignment.