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Multiplexed Ion Beam Imaging (MIBI) wird häufig verwendet, um Gewebe-Microarrays und gekachelte, zusammenhängende Gewebebereiche abzubilden, aber die derzeitige Software für die Einrichtung dieser Experimente ist umständlich. Die Kachel-/SED-/Array-Schnittstelle ist ein intuitives, interaktives grafisches Tool, das entwickelt wurde, um die Einrichtung von MIBI-Läufen drastisch zu vereinfachen und zu beschleunigen.
Multiplexed Ion Beam Imaging (MIBI) ist eine auf Massenspektrometrie basierende Mikroskopietechnik der nächsten Generation, die 40+ komplexe Bilder der Proteinexpression in histologischen Geweben erzeugt und so eine detaillierte Aufschlüsselung zellulärer Phänotypen und histoarchitektonischer Organisation ermöglicht. Ein wesentlicher Engpass im Betrieb tritt auf, wenn der Benutzer die physischen Stellen auf dem Gewebe für die Bildgebung auswählt. Mit zunehmendem Umfang und zunehmender Komplexität von MIBI-Experimenten sind die vom Hersteller bereitgestellte Schnittstelle und die Tools von Drittanbietern für die Bildgebung großer Gewebe-Microarrays und gekachelter Gewebebereiche immer unhandlicher geworden. Aus diesem Grund wurde eine webbasierte, interaktive WYSIWYG-Grafikoberfläche (What-you-see-is-what-you-get) - das Tile/SED/Array Interface (TSAI) - entwickelt, mit dem Benutzer Bildpositionen mit vertrauten und intuitiven Mausgesten wie Drag-and-Drop, Click-and-Drag und Polygonzeichnen festlegen können. Es wurde nach Webstandards geschrieben, die bereits in modernen Webbrowsern integriert sind, und erfordert keine Installation externer Programme, Erweiterungen oder Compiler. Diese Schnittstelle, die für Hunderte von aktuellen MIBI-Benutzern interessant ist, vereinfacht und beschleunigt die Einrichtung großer, komplexer MIBI-Läufe erheblich.
Multiplexed Ion Beam Imaging (MIBI) ist eine Technik zur gleichzeitigen Abbildung von 40+ Proteinen in histologischen Gewebeschnitten mit einer Auflösung von bis zu 250 nm 1,2,3. Nachdem ein histologischer Gewebeschnitt mit Antikörpern gefärbt wurde, die mit isotopenreinen Elementarmetallen markiert sind, führt das MIBI-Instrument eine sekundäre Ionen-Massenspektrometrie durch, um gleichzeitig alle Isotope - und damit die Expression aller 40+ Antigene - an einzelnen Stellen im Gewebe zu quantifizieren. Die resultierenden 40+ Plex-Bilder der Proteinexpression, die über Gitter von Millionen von Spots durchgeführt werden, ermöglichen die Abgrenzung von Zellgrenzen und die Identifizierung spezifischer Zelltypen unter Beibehaltung des räumlichen Kontexts 1,2,3,4. Diese Technik wurde von Hunderten von Anwendern an etwa 20 Standorten verwendet, um die zelluläre Zusammensetzung, die Stoffwechselprofile und/oder die Architektur von Dutzenden von Gewebetypen im Rahmen der Untersuchung der Immunantwort auf Tumore, der durch Infektionserreger verursachten Gewebeentzündung, der Neuropathologie der Demenz und der Immuntoleranz in der Schwangerschaftzu untersuchen 5,6,7,8,9, 10,11.
Ein wesentlicher Engpass bei der Bedienung von MIBI-Instrumenten ist die Einrichtung von Sichtfeldern (FOVs) - 200 x 200 μm2 bis 800 x 800 μm2 Bereiche des Gewebes - für die Bildgebung. Das MIBI bildet ein FOV nach dem anderen ab, bis zu 800 x 800 μm2, so dass für die Bildgebung größerer Bereiche mehrere FOVs zusammengefügt werden müssen. Bei der Bildgebung eines Gewebe-Microarrays (z. B. acht kreisförmiger Gewebe in Abbildung 1A) werden mehrere FOVs im Abstand voneinander platziert. Zum Einrichten von FOVs bietet die Herstellerschnittstelle 1) ein optisches Kamerabild des Objektträgers mit einem Fadenkreuz, das in etwa der angegebenen Bildkoordinate entspricht (Abbildung 1A) und 2) ein Bild eines Sekundärelektronendetektors (SED), das die genaue Fläche an der Koordinate zeigt, angeblich auf 0,1 μm genau (Abbildung 1B). Zunächst positioniert der Benutzer anhand des optischen Bildes grob ein einzelnes FOV. Da die Bildauflösung nur etwa 60 μm pro Pixel beträgt, wird ein standardmäßiges Sichtfeld von 400 μm um 30 % verschoben, wenn die Platzierung um zwei Pixel (2 Pixel x 60 μm pro Pixel) verschoben wird. Daher muss der Benutzer das SED-Bild verwenden, um die Position zu verfeinern - eine mühsame Abfolge von einem Dutzend Schritten, die mehrere Popup-Fenster umfassen, das Eintippen von Koordinaten in Textfelder, das langsame Anschieben des SED mit Richtungstasten und oft sogar das Notieren von Koordinaten auf Papier umfassen (Ergänzende Abbildung 1). Dieser Vorgang muss für jeden Spot eines 100+ Core Tissue Microarrays (TMA) wiederholt werden. Einige Tools von Drittanbietern können bei der anfänglichen groben Positionierung helfen12. Sie erfordern jedoch noch einige Programmierkenntnisse, und die endgültige Positionierung erfolgt immer noch durch den Dutzend-Schritt-Prozess. Es ist auch sehr mühsam, Raster benachbarter Sichtfelder zu positionieren, die später zu einem gekachelten Panoramabild zusammengefügt werden.
Daher wurde das Tile/SED/Array Interface (TSAI) mit dem Ziel entwickelt, den Anwendern die schnelle Positionierung einer großen Anzahl von FOVs über eine intuitive, interaktive grafische Oberfläche zu ermöglichen. TSAI besteht aus zwei Hauptkomponenten: 1) einer webbasierten grafischen Benutzeroberfläche (Web-UI) zum schnellen Platzieren von TMA-Punkten und Gewebekacheln und 2) Integrationen in die MIBI-Benutzersteuerungsschnittstelle zum Generieren eines gekachelten SED-Bildes und zum Anpassen von FOV-Positionen. Wenn nur das optische Bild verwendet wird, können viele FOVs grob positioniert und dann mit den FOV-Navigations-/Anpassungswerkzeugen schnell angepasst werden (Abbildung 2, TSAI, linker Zweig). Wenn jedoch die SED-Kachelung durchgeführt wird, können die FOVs genau auf dem gekachelten SED-Bild positioniert werden, ohne dass im SED-Modus weitere Anpassungen erforderlich sind (Abbildung 2, TSAI, rechter Zweig). Diese Tools sind für Hunderte von aktuellen MIBI-Benutzern von allgemeinem Interesse und machen das Kacheln und die TMA-Positionierung selbst für Anfänger sehr einfach und reduzieren die komplexe Einrichtung von MIBI-Durchläufen von mehreren Stunden auf einige Dutzend Minuten.
1. Laden von TSAI
2. Laden der MIBI-Folie und Erstellen einer Vorlagendatei
3. Koregistrierung des Motors im optischen Bildtisch
4. Gekachelter SED-Scan
5. Gewebe-Microarray (TMA)
6. Flächen-/Polygonkachel
7. FOV-Navigation und -Einstellung
8. JSON Dateigenerierung und -import
TSAI bietet zwei Methoden zum Einrichten von FOVs (Abbildung 2). Man verwendet nur das optische Bild (Abbildung 2, TSAI, linker Zweig), ähnlich wie bei anderen bestehenden Methoden. Die zweite Methode, das Generieren eines gekachelten SED-Bildes, ist nur für TSAI verfügbar (Abbildung 2, TSAI, rechter Zweig). TSAI zeichnet FOVs genau auf dieses Bild, so dass die FOVs nicht mehr stundenlang im SED-...
Die Multiplex-Ionenstrahl-Bildgebung (MIBI) ist eine leistungsstarke Technik zur Analyse detaillierter zellulärer Phänotypen und der Gewebehistoarchitektur 5,6,7,8,9,10,11. Die Rechenbemühungen rund um MIBI konzentrierten sich weitgehend auf die Verarbeit...
Die Autoren erklären, dass keine Interessenkonflikte bestehen.
H. Piyadasa wurde durch das Stipendium der Canadian Institutes of Health Research (CIHR) (MFE-176490) unterstützt. B. Oberlton wurde durch das National Science Foundation (NSF) Fellowship (2020298220) unterstützt. A. Tsai wurde unterstützt durch ein Stipendium der Damon Runyon Cancer Research Foundation (DRCRF) (DRG-118-16), das Stanford Department of Pathology, den Annelies Gramberg Fund und NIH 1U54HL165445-01. Weitere Danksagungen gehen an Dr. Avery Lam, Dr. Davide Franchina und Mako Goldston für ihre Hilfe beim Testen und Debuggen des Programms.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
MIBI computer | Ionpath | ||
MIBIcontrol (software) | Ionpath | ||
MIBIscope | Ionpath | Multiplexed Ion Beam Imaging (MIBI) microscope | |
MIBIslide | Ionpath | 567001 | Conductive slide for MIBI |
Tile/SED/Array Interface (TSAI) (software) | https://github.com/ag-tsai/mibi_tsai/ |
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