효율적인 3D 조명 - Nantong 조직학 소모품 유한 회사

커뮤니케이션 생물학 6권, 기사 번호: 170(2023) 이 기사 인용

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세포 해상도와 넓은 시야(FOV)를 모두 사용하여 인간 조직 샘플을 3D로 이미지화하는 기능은 기본 및 임상 조사를 향상시킬 수 있습니다. 여기서 우리는 FFPE-MASH 프로토콜로 처리된 ~5cm3 크기의 포르말린 고정 인간 뇌와 최대 7cm3 크기의 포르말린 고정 파라핀 내장(FFPE) 전립선암 샘플에 대한 광시트 이미징의 타당성을 입증합니다. 우리는 cm3 규모의 투명 조직을 빠르게 3D 고해상도로 획득할 수 있는 투명 조직 이중 뷰 선택적 평면 조명 현미경(ct-dSPIM)인 광시트 현미경 프로토타입을 제시합니다. 우리는 전체 조직 샘플의 빠른 3D 개요 또는 다양한 속도의 대규모 ROI에 대한 고해상도 개요를 위해 모자이크 스캔을 사용했습니다. (a) 모자이크 16(16.4μm 등방성 해상도, ~1.7h/cm3), (b) 모자이크 4(4.1μm 등방성) 분해능 ~ 5h/cm3) 및 (c) 모자이크 0.5(등방성 분해능에 가까운 0.5μm, ~15.8h/cm3). 우리는 인간 뇌 영역 V1&V2 경계 주변의 피질층과 뉴런을 시각화할 수 있었고 두꺼운 전립선암 샘플의 Gleason 점수 등급에 적합한 영상 품질을 입증할 수 있었습니다. 우리는 ct-dSPIM 이미징이 상당한 미래 임상 잠재력을 가지고 MASH가 준비한 대규모 인간 조직 샘플 전체를 3D로 정량적으로 평가하는 탁월한 기술임을 보여줍니다.

대규모 미세 구조 시각화의 분명한 이점에도 불구하고 기초 연구 및 임상 병리학의 조직 샘플은 유리 슬라이드에 장착된 종이처럼 얇은 조직 섹션(약 5~100μm 범위)에서 기존 광학 현미경을 사용하여 대부분 검사됩니다. 이는 3D 기관 구조를 파괴하고 작은 시야(FoV)에 걸쳐 제한된 2D 정보만 제공합니다. 따라서 충분한 해상도를 갖춘 새로운 고속, 대용량, 3D 다중 규모 현미경 접근 방식을 향한 상당한 발전이 필요합니다. 이를 통해 전체 대형 조직 샘플(mm에서 cm 크기까지)에 걸쳐 중요한 세부 정보와 개요 기능을 감지할 수 있습니다.

인간 두뇌의 복잡한 3D 구조는 본질적으로 다중 규모이며 먼 거리, 심지어 전체 두뇌 영역에 걸쳐 확장되는 매우 작은 구조로 존재합니다1. 예를 들어, 층화된 피질 세포구조는 미세한 규모의 세포 밀도, 크기 및 형태에 의해 정의되지만, 그 층은 전체 피질 영역에 걸쳐 확장되므로 층화는 센티미터 규모 이상으로 발생합니다. 다양한 층과 심지어 전체 뇌 영역에 걸쳐 세포 계수와 같은 정량적 특성화를 가능하게 하려면 대규모 FoV 개요 스캔과 세포 고해상도 이미징을 모두 수행해야 합니다. 이러한 종류의 데이터는 현실적인 생물학적 정보를 갖춘 신경 모델링2에 필수적입니다. 따라서 계층화된 세포 구조를 조사하려면 고해상도 이미징과 큰 FoV가 모두 필요합니다.

전립선암에서 종양은 확장된 부피에 걸쳐 3D로 다양한 조직 형태학적 패턴을 갖는 다초점성 및 이질적인 형태를 특징으로 합니다3,4. 현재까지 전립선암에 대한 최종 진단을 위해서는 Gleason Score 등급을 기반으로 한 생검의 조직병리학적 검증이 필요합니다3. 이는 관찰자 간 변동성에서 알 수 있듯이 어려운 일이며, 이는 결국 환자의 과소 또는 과잉 치료로 이어질 수 있습니다4. 또한, "능동 감시"에 대한 기준은 종양 범위 및 글리슨 등급5의 정량화에 의해 결정됩니다. 전립선 생검 코어의 완전한 연속 절편이 거의 이루어지지 않기 때문에 전립선 선암종의 여러 작은 병소가 있는 경우 파라핀 블록에서 서로 다른 수준으로 존재하기 때문에 낮은 등급이 발생할 수 있습니다5. 더욱이, 조직 블록의 불완전한 절개로 인해 위음성 생검이 발생할 수 있습니다. 예를 들어, Paulk et al. 초기 H&E 섹션에는 없었던 파라핀 블록의 더 깊은 섹션에서 전립선 암종의 발생을 입증합니다5. 현재 실무에서는 조직 시각화를 높이기 위해 전체 파라핀 블록을 정기적으로 절단하는 것은 3~4개 수준만 절편하는 표준 절차에 비해 작업량이 많고 가격이 높기 때문에 불가능할 수 있습니다.

5 cm3) and human prostate cancer resections samples (the axial whole-mount section after prostatectomy) up to ~40 × 35 × 5 mm (~7 cm3). ct-dSPIM imaging allows for the extension of current methods and studies and enables the examination of several mm thick axial whole-mount prostate sections. The application of ct-dSPIM imaging to larger prostate cancer samples allows for novel 3D insights into both benign and neoplastic tissue morphology. This additional 3D knowledge on tumours can enhance tissue visualisation throughout the block, lead to a better understanding of the prostate adenocarcinoma architecture and could possibly improve the diagnosis of prostate cancer./p>108 voxels/sec at an exposure time of 10 ms. The stage-scanning firmware emits an internal (time-to-live) TTL trigger which ensures the reproducible start positioning (<1 μm) of each image strip. An ASI tiger controller (TG-1000) controller contains control electronics for the motorised stages, MEMS mirror, tunable lens, and camera and laser triggers. It synchronises all these elements with sub-ms precision during each image strip based on the initial stage-scanning trigger./p> 1 μm resolution fast large volume imaging, the dual view imaging mode is not employed in this work./p>