Method Article

Tile/SED/Array 인터페이스를 사용하여 Multiplexed Ion Beam Imaging Microscope에서 조직 마이크로어레이 및 Tiled Area Imaging의 신속한 설정

DOI:

10.3791/65615

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September 15th, 2023

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1Department of Pathology, Stanford University, 2Immunology Graduate Program, Stanford University

In This Article

Summary

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MIBI(Multiplexed Ion Beam Imaging)는 조직 마이크로어레이와 바둑판식으로 배열된 인접 조직 영역을 이미징하는 데 자주 사용되지만, 이러한 실험을 설정하기 위한 현재 소프트웨어는 번거롭습니다. 타일/SED/어레이 인터페이스는 MIBI 실행 설정을 획기적으로 단순화하고 가속화하기 위해 개발된 직관적인 대화형 그래픽 도구입니다.

Abstract

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MIBI(Multiplexed Ion Beam Imaging)는 조직 조직에서 단백질 발현에 대한 40+ plex 이미지를 생성하는 차세대 질량 분석 기반 현미경 기술로, 세포 표현형 및 조직 구조 조직을 자세히 해부할 수 있습니다. 작동 중 주요 병목 현상은 사용자가 이미징을 위해 조직의 물리적 위치를 선택할 때 발생합니다. MIBI 실험의 규모와 복잡성이 증가함에 따라 제조업체에서 제공하는 인터페이스 및 타사 도구는 대형 조직 마이크로어레이 및 타일 조직 영역을 이미징하는 데 점점 더 다루기 어려워졌습니다. 따라서 웹 기반의 인터랙티브한 WYSIWYG(what-you-see-is-what-you-get) 그래픽 인터페이스 계층인 TSAI(tile/SED/array Interface)는 사용자가 드래그 앤 드롭, 클릭 앤 드래그 및 폴리곤 드로잉과 같은 친숙하고 직관적인 마우스 제스처를 사용하여 이미징 위치를 설정할 수 있도록 개발되었습니다. 최신 웹 브라우저에 이미 내장된 웹 표준에 따라 작성되었으므로 외부 프로그램, 확장 프로그램 또는 컴파일러를 설치할 필요가 없습니다. 현재 수백 명의 MIBI 사용자가 관심을 갖고 있는 이 인터페이스는 크고 복잡한 MIBI 실행의 설정을 획기적으로 단순화하고 가속화합니다.

Introduction

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MIBI(Multiplexed Ion Beam Imaging)는 최대 250nm 해상도 1,2,3에서 조직 조직 절편에서 40+ 단백질을 동시에 이미징하는 기술입니다. 동위원소적으로 순수한 원소 금속으로 태그된 항체를 사용하여 조직학적 조직 절편을 염색한 후, MIBI 기기는 2차 이온 질량 분석법을 수행하여 조직의 개별 지점에서 모든 동위원소와 모든 40+ 항원의 발현을 동시에 정량화합니다. 수백만 개의 스폿 그리드에서 수행된 단백질 발현의 결과 40+ 플렉스 이미지를 통해 공간 컨텍스트 1,2,3,4를 보존하면서 세포 경계를 묘사하고 특정 세포 유형을 식별할 수 있습니다. 이 기술은 종양에 대한 면역 반응, 감염원에 의한 조직 염증, 치매의 신경 병리학 및 임신 중 면역 내성을 조사하는 일환으로 수십 가지 조직 유형의 세포 구성, 대사 ....

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Protocol

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1. TSAI 로딩

  1. MIBI 사용자 제어 컴퓨터의 웹 브라우저에서 https://tsai.stanford.edu/research/mibi_tsai 열어 TSAI를 실행합니다.
    1. 이 TSAI 인스턴스에는 모든 계측기에 적용되지 않는 사용자 정의 사전 설정이 포함되어 있습니다. 이를 사용하는 경우 아래 2.6단계에서 생성된 대로 템플릿 FOV에서만 타일을 빌드합니다. TSAI는 웹 브라우저 내에서 로컬로 실행되며 이미지, .json 또는 파일 이름 데이터가 서버로 전송되거나 서버에 저장되지 않습니다.
  2. 또는 모든 기기에 대한 사용자 정의 사전 설정을 사용하여 모든 웹사이트에서 TSAI를 설정할 수 있습니다.
    1. https://github.com/ag-tsai/mibi_tsai 로 이동하여 mibi_tsai_standalone 디렉토리를 다운로드합니다. 또는 보충 코딩 파일 1 .zip 파일을 다운로드하고 mibi_tsai_standalone이라는 디렉토리에 내용의 압축을 풉니다.
    2. 텍스트 편집기에서 mibi_tsai_standalone/_resources/index.js를 엽니다.

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Results

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TSAI는 FOV를 설정하는 두 가지 방법을 제공합니다(그림 2). 하나는 기존의 다른 방법과 유사하게 광학 이미지(그림 2, TSAI, 왼쪽 분기)만 사용합니다. 두 번째 방법인 바둑판식 SED 이미지 생성은 TSAI에 고유한 방법입니다(그림 2, TSAI, 오른쪽 분기). TSAI는 이 이미지에 FOV를 정확하게 그리므로 제조업체 인터페이스 SED 모드에서 FOV를 제자리에 밀어 넣는 데 몇 시간을 할애할 필요가 없습니다. 그러나 SED 타일링에 대한 보정 계수를 올바르게 설정해야 하며, 그렇지 않으면 결과 FOV 위치가 정확하지 않을 수 있습니다.

SED 타일링 계수는 크기가 1.5cm 이상인 큰 조직 절편의 타일 SED 스캔을 검사하여 평가할 수 있습니다(단계 4.1 - 4.11). 적절한 설정의 예상 결과는 인접.......

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Discussion

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MIBI(Multiplexed Ion Beam Imaging)는 상세한 세포 표현형 및 조직 조직 구조를 해부하기 위한 강력한 기술입니다 5,6,7,8,9,10,11. MIBI를 둘러싼 계산 작업은 주로 이미징 후 데이터를 처리하는 데 중점을 두었지만, 대형 TMA 및 타일 조직 영역과 같은 일반적인 응용 분야에 대한 기기 소프트웨어의 유용성을 개선하기 위한 작업은 거의 수행되지 않았습니다. MIBI 실험의 규모와 복잡성이 증가함에 따라 제조업체에서 제공하는.......

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Disclosures

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저자는 이해 상충이 없음을 선언합니다.

Acknowledgements

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H. Piyadasa는 Canadian Institutes of Health Research(CIHR) Fellowship(MFE-176490)의 지원을 받았습니다. B. Oberlton은 NSF(National Science Foundation) Fellowship(2020298220)의 지원을 받았습니다. A. Tsai는 Damon Runyon Cancer Research Foundation(DRCRF) Fellowship(DRG-118-16), Stanford Department of Pathology, Annelies Gramberg Fund 및 NIH 1U54HL165445-01의 지원을 받았습니다. 또한 프로그램 테스트 및 디버깅에 도움을 준 Avery Lam 박사, Davide Franchina 박사, Mako Goldston에게도 감사의 인사를 전합니다.

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
MIBI 컴퓨터Ionpath
MIBIcontrol(소프트웨어)Ionpath
MIBIscope, IonpathMIBI(Multiplexed Ion Beam Imaging), 현미경
MIBIslideIonpath567001
타일/SED/어레이 인터페이스(TSAI)(소프트웨어)https://github.com/ag-tsai/mibi_tsai/
, MIBI 용 전도성 슬라이드

References

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  1. Liu, C. C., et al. Multiplexed Ion Beam Imaging: Insights into Pathobiology. Annu Rev Pathol. 17, 403-423 (2022).
  2. Keren, L., et al. MIBI-TOF: A multiplexed imaging platform relates cellular phenotypes and tissue structure. Sci Adv.

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Multiplexed Ion Beam ImagingTissue MicroarrayTiled Area ImagingSED Array InterfaceProtein Expression ImagingHistologic Tissue AnalysisWeb User InterfaceOptical CoregistrationField Of ViewTMA Spot Positioning

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