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Las imágenes de haz de iones multiplexadas (MIBI) se utilizan a menudo para obtener imágenes de micromatrices de tejido y áreas de tejido contiguas en mosaico, pero el software actual para configurar estos experimentos es engorroso. La interfaz de mosaico/SED/matriz es una herramienta gráfica intuitiva e interactiva desarrollada para simplificar y acelerar drásticamente la configuración de ejecución de MIBI.
La imagen de haz de iones multiplexado (MIBI) es una técnica de microscopía basada en espectrometría de masas de próxima generación que genera 40+ imágenes plex de la expresión de proteínas en tejidos histológicos, lo que permite una disección detallada de los fenotipos celulares y la organización histoarquitectónica. Un cuello de botella clave en el funcionamiento se produce cuando los usuarios seleccionan las ubicaciones físicas en el tejido para la obtención de imágenes. A medida que la escala y la complejidad de los experimentos MIBI han aumentado, la interfaz proporcionada por el fabricante y las herramientas de terceros se han vuelto cada vez más difíciles de manejar para obtener imágenes de grandes microarrays de tejido y áreas de tejido en mosaico. Por lo tanto, se desarrolló una capa de interfaz gráfica interactiva basada en la web, en la que lo que ves es lo que obtienes (WYSIWYG), la interfaz de mosaico/SED/matriz (TSAI), para que los usuarios establezcan ubicaciones de imágenes utilizando gestos familiares e intuitivos del mouse, como arrastrar y soltar, hacer clic y arrastrar y dibujar polígonos. Escrito de acuerdo con los estándares web ya integrados en los navegadores web modernos, no requiere la instalación de programas, extensiones o compiladores externos. De interés para los cientos de usuarios actuales de MIBI, esta interfaz simplifica y acelera drásticamente la configuración de ejecuciones de MIBI grandes y complejas.
La obtención de imágenes por haz de iones multiplexado (MIBI) es una técnica para obtener imágenes de 40+ proteínas simultáneamente en secciones de tejido histológico con una resolución de hasta 250 nm 1,2,3. Después de que una sección histológica de tejido se tiñe utilizando anticuerpos marcados con metales elementales isotópicamente puros, el instrumento MIBI realiza espectrometría de masas de iones secundarios para cuantificar simultáneamente todos los isótopos, y por lo tanto la expresión de todos los 40+ antígenos, en puntos individuales del tejido. Realizadas a través de cuadrículas de millones de puntos, las 40+ imágenes complejas resultantes de la expresión de proteínas permiten la delineación de los límites celulares y la identificación de tipos específicos de células, al tiempo que preservan el contexto espacial 1,2,3,4. Esta técnica ha sido utilizada por cientos de usuarios en aproximadamente 20 sitios para estudiar la composición celular, los perfiles metabólicos y / o la arquitectura de docenas de tipos de tejidos como parte del examen de la respuesta inmune a los tumores, la inflamación de los tejidos causada por agentes infecciosos, la neuropatología de la demencia y la tolerancia inmune en el embarazo 5,6,7,8,9, 10,11.
Un cuello de botella clave en el funcionamiento de los instrumentos MIBI es la configuración de campos de visión (FOV) (200 x 200 μm2 a 800 x 800 μm2 áreas del tejido) para la obtención de imágenes. El MIBI toma imágenes de un campo de visión a la vez, de hasta 800 x 800 μm2, por lo que la obtención de imágenes de áreas más grandes requiere la unión de varios campos de visión juntos. La obtención de imágenes de un microarray de tejido (por ejemplo, ocho tejidos circulares en la Figura 1A) implica la colocación de múltiples FOV espaciados. Para configurar los FOV, la interfaz del fabricante proporciona 1) una imagen de cámara óptica del portaobjetos con un punto de mira que corresponde aproximadamente a la coordenada de imagen especificada (Figura 1A) y 2) una imagen del detector de electrones secundarios (SED) que muestra el área exacta en la coordenada, con una precisión de 0,1 μm (Figura 1B). En primer lugar, el usuario posiciona aproximadamente un solo campo de visión utilizando la imagen óptica. Debido a que la resolución de la imagen es de solo unos 60 μm por píxel, si la ubicación está desviada en dos píxeles (2 píxeles x 60 μm por píxel), un campo de visión estándar de 400 μm estará desactivado en un 30%. Por lo tanto, el usuario debe usar la imagen SED para ajustar la posición: una secuencia tediosa de una docena de pasos que involucra múltiples ventanas emergentes, escribir coordenadas en cuadros de texto, empujar lentamente el SED con botones de control direccional y, a menudo, incluso escribir coordenadas en papel (Figura complementaria 1). Este proceso debe repetirse para cada punto de un microarray de tejido (TMA) de 100+ núcleos. Algunas herramientas de terceros pueden ayudar con el posicionamiento aproximado inicial12. Sin embargo, todavía requieren algunos conocimientos de programación, y el posicionamiento final todavía se realiza a través del proceso de una docena de pasos. También es muy problemático colocar cuadrículas de campos de visión adyacentes, que luego se unirán en una imagen panorámica en mosaico.
Por lo tanto, la interfaz de mosaico / SED / matriz (TSAI) se desarrolló con el objetivo de permitir a los usuarios posicionar rápidamente grandes cantidades de FOV utilizando una interfaz gráfica intuitiva e interactiva. TSAI consta de dos componentes principales: 1) Una interfaz gráfica de usuario basada en la web (interfaz de usuario web) para colocar rápidamente puntos TMA y mosaicos de tejido, y 2) Integraciones en la interfaz de control de usuario MIBI para generar una imagen SED en mosaico y ajustar las posiciones del campo de visión. Si solo se usa la imagen óptica, muchos FOV se pueden posicionar de manera aproximada y luego ajustar rápidamente usando las herramientas de navegación/ajuste del FOV (Figura 2, TSAI, rama izquierda). Sin embargo, si se realiza el mosaico SED, los campos de visión se pueden colocar con precisión en la imagen SED en mosaico sin necesidad de ajustes adicionales en el modo SED (Figura 2, TSAI, rama derecha). De interés general para cientos de usuarios actuales de MIBI, estas herramientas hacen que el mosaico y el posicionamiento de TMA sean muy simples incluso para los principiantes y reducen las complejas configuraciones de ejecución de MIBI de varias horas a unas pocas docenas de minutos.
1. Carga de TSAI
2. Carga de la diapositiva MIBI y creación de un archivo de plantilla
3. Corregistro del motor de la etapa de imagen óptica
4. Escaneo SED en mosaico
5. Microarray de tejidos (TMA)
6. Mosaico de área/polígono
7. Navegación y ajuste del campo de visión
8. JSON Generación e importación de archivos
TSAI proporciona dos métodos para configurar FOV (Figura 2). Se utiliza únicamente la imagen óptica (Figura 2, TSAI, rama izquierda), de forma similar a otros métodos existentes. El segundo método, la generación de una imagen SED en mosaico, es exclusivo de TSAI (Figura 2, TSAI, rama derecha). TSAI dibuja los FOV con precisión en esta imagen, lo que elimina la necesidad de pasar horas empujan...
La obtención de imágenes por haz de iones multiplexado (MIBI) es una técnica potente para diseccionar fenotipos celulares detallados e histoarquitectura de tejidos 5,6,7,8,9,10,11. Los esfuerzos computacionales en torno a MIBI se han centrado en gran medi...
Los autores declaran no tener conflictos de intereses.
H. Piyadasa recibió el apoyo de la beca de los Institutos Canadienses de Investigación en Salud (CIHR) (MFE-176490). B. Oberlton recibió el apoyo de la National Science Foundation (NSF) Fellowship (2020298220). A. Tsai recibió el apoyo de una beca de la Fundación Damon Runyon para la Investigación del Cáncer (DRCRF) (DRG-118-16), el Departamento de Patología de Stanford, el Fondo Annelies Gramberg y NIH 1U54HL165445-01. Agradecimientos adicionales para el Dr. Avery Lam, el Dr. Davide Franchina y Mako Goldston por ayudar a probar y depurar el programa.
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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