Dit protocol beschrijft een methodologie voor multiplex-mRNA-detectie met massacytometrie voor eiwitbeeldvorming in in formaline gefixeerde, in paraffine ingebedde weefselsecties.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Dit protocol beschrijft een methodologie voor multiplex-mRNA-detectie met massacytometrie voor eiwitbeeldvorming in in formaline gefixeerde, in paraffine ingebedde weefselsecties.
Het vermogen om eiwit en mRNA in dezelfde test te detecteren, helpt ons te begrijpen hoe de cel zich voorbereidt op een aankomst en welke signalen hij ontvangt tijdens zijn reis en interactie in de omgeving waarin hij zich bevindt. Beeldvorming met een hoger plexuur maakt het nu mogelijk om ruimtelijk opgelost mRNA (ruimtelijke transcriptomics) en eiwit (ruimtelijke proteomics) tegelijkertijd te karakteriseren. Om redundantie te voorkomen, kunnen deze analyten in een enkele weefselsectie worden geanalyseerd. Er zijn veel technologieën die veel eiwitten en weinig mRNA's of het omgekeerde mogelijk maken, maar aangezien de centraal werkende analyten eiwitten zijn, is dit manuscript gericht op het integreren van massacytometrie (IMC) met mRNA in situ hybridisatie (ISH) met behulp van metaalsondes. Dit stelt ons in staat om te begrijpen welke berichten de cel aan het voorbereiden is of snel de wereld in stuurt terwijl hij communiceert in zijn micro-omgeving. Het overwint ook beperkingen met betrekking tot de detectie van uitgescheiden eiwitten of uitdagende markers die meestal moeilijk te kwantificeren en te visualiseren zijn met alleen antilichamen. Dit protocol minimaliseert ook de behoefte aan compensaties of nabewerking die wordt gezien bij methoden op basis van hogere plex fluorescentie, aangezien er geen fluorescerende spectrale spillover is in een op metaalsonde gebaseerd detectiesysteem, noch zijn er weefselspecifieke autofluorescentie-overwegingen.
Kankers vertonen structurele en functionele diversiteit bij verschillende patiënten. De micro-omgeving van de tumor (TME), samengesteld uit normale en kwaadaardige cellen, is heterogeen tussen patiënten. Metastase is het gevolg van een residu van de primaire tumor dat in de bloedbaan ontsnapt als celclusters en afzonderlijke cellen, wat aanwijzingen geeft over ziekteprogressie en therapeutische respons 1,2. De complexiteit van deze micro-omgevingen moet worden begrepen1. Hoewel tumoren uit voldoende celtypen bestaan, is de klinische standaard histologisch gebaseerd op een enkele marker, die begint te veranderen 1,2. Gemultiplexte beeldvormingstechnologieën hebben nieuwe richtingen in de pathologie opgeleverd. Ruimtelijk opgeloste proteomics, genomica, metabolomics en lipidomics van menselijke kankers zijn nu mogelijk met of in de buurt van een enkelvoudige celresolutie 3,4,5,6.
Deze technologieën kunnen de heterogene cellulaire locaties en interacties in tumoren ontleden. Door gebruik te maken van de juiste single-cell bioimaging-methodologie kunnen profielen van veel ziektegeassocieerde eiwitbiomarkers in patiëntbiopten worden gegenereerd om het ontwerp van kankertherapieën te informeren. Inzichten uit ruimtelijke cellulaire kaarten zullen als leidraad kunnen dienen voor de keuze voor combinatietherapie die kankers efficiënt kan elimineren met verminderde off-targets, resistentie en terugval1. Het gaat om het vermogen om deze vele gevarieerde technologieën te verenigen die doorgaans niet in harmonie werken op hetzelfde deel van het weefsel7. Dit protocol, visueel geschetst in Figuur 1, biedt de mogelijkheid om zowel proteomics als een gerichte subset van mRNA's in dezelfde weefselsectie en dezelfde cel tegelijkertijd ruimtelijk te onderzoeken met een hogere plexiteit dan wat mogelijk is met gelijktijdig fluorescerend eiwit + RNA-ISH8. Dit kan ook dienen als een brug voor parallelle analyse 3,4,6, met als doel de analyse van de gegevens te deconvolueren. Hoewel dubbele detectie aanwezig is, kan men ook cellen onderzoeken die snel de productie van mRNA hebben geïnitieerd, maar waarvoor het uitgescheiden eiwit niet detecteerbaar blijft vanwege de beperkte gevoeligheid en het gebrek aan signaalversterking die inherent zijn aan direct gelabelde primaire antilichaammethoden, waardoor de detectie van uitgescheiden moleculen bijzonder uitdagend is. Het volgende protocol is aangepast van een 12-plex fluorescentie/chromogene detectie om toepasbaar te zijn voor op metaal gebaseerde detectie via thiolgereduceerde gemodificeerde sondes voor gelijktijdige detectie in IMC.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Dit protocol maakt gebruik van in formaline gefixeerde, in paraffine ingebedde (FFPE) weefsels die zijn verzameld bij niet eerder behandelde patiënten die primaire cytoreductieve chirurgie ondergaan voor hooggradig sereus ovariumcarcinoom. Alle klinische gegevens zijn verkregen uit de repository van de afdeling Gynaecologische Oncologie en Reproductieve Geneeskunde volgens protocollen die zijn goedgekeurd door de Institutional Review Board van de MD Anderson van de Universiteit van Texas. Schriftelijke geïnformeerde toestemming van de patiënten werd verkregen en de onderzoeken werden uitgevoerd in overeenstemming met erkende ethische richtlijnen.
1. Voorzorgsmaatregelen en voorbereidingen
2. Monstervoorbereiding en voorverwerking
3. Protease behandeling
4. Hybridisatie van doelsondes
5. RNA-ISH versterker hybridiseren 1
6. RNA-ISH versterker hybridiseren 2
7. RNA-ISH versterker hybridiseren 3
8. Hybridiseer metalen oligo's
9. Metaal geconjugeerde antilichamen
10. Incubatie met metaal geconjugeerde antilichamen
11. DNA-kleuring
12. Beeldacquisitie
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Het vermogen om eiwitten en mRNA in dezelfde test te detecteren, helpt ons te begrijpen hoe de cel zich voorbereidt op een aankomst, maar ook welke wachtrijen hij ontvangt terwijl hij reist en interageert met zijn omgeving. Zoals te zien is in de representatieve gegevens, zijn mRNA- en eiwitdetectie cruciale componenten in ruimtelijk biologisch onderzoek, aangezien de ondergrenzen van detectie behoorlijk uitdagend kunnen zijn op basis van de manier waarop de label-, detector- en/of beeld...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Multiplex multi-omics is een cruciale evolutie in de verzamelde gegevens, gericht op cel-tot-cel en cel-tot-buurt interacties die van invloed zijn op ziekteprogressie en behandeling. Het analyseren van deze gegevens in hetzelfde monster en dus dezelfde cel is van cruciaal belang, aangezien veel eiwitdoelen tijdelijk tot expressie worden gebracht of verschillen in mRNA- en eiwitexpressieniveau, waardoor een gerichte mRNA-detectie in combinatie met eiwit mogelijk maakt om moeilijk te detec...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Jared K. Burks is een consultant voor Standard BioTools.
Dit onderzoek werd uitgevoerd in samenwerking met de Flow Cytometry and Cellular Imaging Core Facility, die gedeeltelijk wordt ondersteund door de National Institutes of Health via MD Anderson's Cancer Center Support Grant P30 CA016672. Dit onderzoek werd ook gedeeltelijk ondersteund door de MD Anderson's Cancer Center's Cancer Center's Support Grant Development Award, Imaging Mass Cytometry Spatial Transcriptomics via RNAscope, P30CA016672, NIH/NCI, PI - Pisters. De inspanningen van JKB werden gedeeltelijk ondersteund door de P30 CA016672 en de NCI Research Specialist 1 R50 CA243707-01A1. De inspanningen van SFB werden gedeeltelijk ondersteund door de Ovarian Cancer Research Alliance (OCRA 811621 en 891490), The Honorable Tina Brozman Foundation for Ovarian Cancer Research, het MDACC Ovarian Cancer SPORE Developmental Research Program, NIH 1R01CA261952-01A1. De inspanningen van SFB, JKB en BG werden gedeeltelijk ondersteund door een subsidie van 1U01CA294459-01. De auteurs willen graag Samuel Mok erkennen, die de gebruikte monsters heeft doorgesneden en verstrekt.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| https://www.protocols.io/view/oligonucleotide-polymer-conjugation-for-imaging-ma-dm6gpjz91gzp/v2. | Protocols.IO | dx.doi.org/10.17504/protocols.io.dm6gpjz91gzp/v2 | Oligonucleotide-polymer conjugation for imaging mass cytometry V.2 |
| 10x TBS RNAse-Free | Thermo Fisher Scientific | J62780.K7 | Voor intermitterende wasbeurten tussen stappen |
| ACD HybEZ II Hybridization System | ACD Biotechne | 321711 | Oven voor het bakken van weefselschuiven |
| Antibody Diluent | Dako | S0809 | Antilichaamverdunningsbuffer |
| Antibody: B7-H3 | Bethyl | A700-025CF, A700-026CF | Clone: BLR025F, BLR026F |
| Antibody: B7-H4 | Thermo Fisher Scientific | 14-5949-82 | Clone: H74 |
| Antibody: BRD4(6F11) | Bethyl | A700-005CF | Clone: BL-151-6F11 |
| Antibody: CCR6 | R&D | MAB195-100 | Clone: 53103 |
| Antibody: CD11b | Abcam | ab209970 | Clone: EPR1344 |
| Antibody: CD25 | Abcam | ab215378 | Clone: EPR6452 |
| Antibody: CD278/ICOS | CST | 89601BF | Clone: D1K2T |
| Antibody: CD31 | Abcam | ab207090 | Clone: EPR3094 |
| Antibody: CD33 | Abcam | ab238784 | Clone: SP266 |
| Antibody: CD3e | CST | 85061BF | Clone: D7A6E |
| Antibody: CD4 | Abcam | ab181724 | Clone: EPR6855 |
| Antibody: CD44 | Thermo Fisher Scientific | MA1-10225 | Clone: IM7 |
| Antibody: CD45 | Thermo Fisher Scientific | 14-9457-82 | Clone: CD45-2B11 |
| Antibody: CD8a | CST | 85336BF | Clone: D8A8Y |
| Antibody: CXCL13 | R&D | AF801 | Clone: Polyclonal |
| Antibody: CXCR5 | R&D | MAB190-100 | Clone: CXCR5 |
| Antibody: gamma-H2AX | Bethyl | A700-053CF | Clone: BLR053F |
| Antibody: Granzyme B | Santa Cruz | sc-8022 x | Clone: 2C5 |
| Antibody: KAP1 | Bethyl | A700-014CF | Clone: BL-248-2G6 |
| Antibody: Ki67 | Bethyl | A700-021CF | Clone: BLR021E |
| Antibody: LCK | CST | 2984BF | Clone: D88 |
| Antibody: MFAP5 | N/A | N/A | PMID: 31332047 / Clone: 130A (Opmerking: op maat ontworpen) |
| Antibody: SMA | CST | 56856BF | Clone: 1A4 |
| Antibody: VEGF | STB-Fluidigm | 3163028D | Clone: G153-494 |
| Antibody: VISTA | CST | 64953BF | Clone: D1L2G |
| AZ-AR1 Elegance Citra | BioGeneX | HK546-XAK | Antigeenretrievalbuffer |
| Ethyl Alcohol 100% (200 Proof) | Pharmco | 111000200 | Voor deparaffinisatie |
| EZ – Retriever IR | BioGeneX | MW016-IR | Antigeenretrievalsysteem voor FFPE weefselsecties |
| HybEZ II Hybridization System | ACD Biotechne | 321710 | Het systeem bestaat uit: HybEZ oven (PN 321710/321720), een vochtheidcontrolelade (PN 310012) en HybEZ Bevochtigingspapier (2 vellen PN 310025), EZ-Batch Waslade (PN 321717), EZ-Batch Schuifhouder (PN 321716) |
| ImmEdge Hydrophobic Barrier PAP Pen | VectorLabs | H-4000 | Hydrofobe Barrière Pen |
| Ir Intercalator Solution | Thermo Fisher Scientific | NC1038184 | Wordt gebruikt voor het identificeren van genucleeerde cellen |
| KERATIN 8/18 | CST | 4546BF | Clone: C51 |
| Metal Oligos | Various | Various | Metaaltag variërend van T1 tot T12, afhankelijk van wat nodig is |
| Nuclease-free water (NFW) | Corning | 46-000-CM | Om alle apparatuur schoon te maken en voor te bereiden, en om te gebruiken als verdunningsmiddel wanneer nodig |
| RNAscope Protease Plus | ACD Biotechne | 322331 | Wordt gebruikt om celmembranen van monsters te permeabiliseren |
| RNAscope EZ-Batch Slide Holder | ACD Biotechne | 310017 | Ontworpen om tot 20 slides efficiënt handmatig batch te verwerken |
| RNAscope HiPlex12 Reagents Kit v2 | ACD Biotechne | 324409 | Reagentia voor RNAScope |
| RNAscope HiPlex Probe - Target Probes | ACD Biotechne | Various | Variërend van T1 tot T12, afhankelijk van wat nodig is |
| RNaseZap RNase Decontamination Solution | Thermo Fisher Scientific | AM9782 | Een oppervlaktedecontaminatieoplossing die RNases vernietigt |
| Staining Rack Microscope Slide Basket Holder 24 Place Chemical Resistant Plastic | Optimal Scientific | 3028 | Voor het kleuren van meerdere slides |
| Tween 20 | Thermo Fisher Scientific | AAJ20605AP | Voor intermitterende wasbeurten tussen stappen |
| Ultravision Protein Block | Thermo Fisher Scientific | TA125PBQ | Blokkingsbuffer |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.