著者らはDrs。 Fahad BafakihとJim Mandellによる患者サンプルの取得と同定、Garrett F. Beeghlyの免疫組織化学補助、Biorepository and Tissue Research Facility、心血管研究センターHistology Core、およびバージニア大学のBiomolecular Analysis Facility試料採取、免疫組織化学、および画像化が含まれる。

このプロトコルは、ホルマリン固定パラフィン包埋（FFPE）サンプル中の細胞成分を同定する。パラフィン包埋により、細胞形態および組織形態の最良の維持が可能になるばかりでなく、切片の長寿命が向上する。この分析に用いたサンプルは、University of Virginia Biorepository and Tissue Research Facilityを介してアクセスしました。患者サンプルは、2010年から2013年の間にバージニア大学で腫瘍切除術を完了したグリア芽細胞腫（星状細胞腫、WHOグレードIV）の確定診断に基づいて神経病理学者によって選択され、この分析の前に同定解除された11 。 FFPEサンプル脱パラフィンおよび再水和注：プロトコルのこの部分は、FFPEサンプルに固有です。パラフィン包埋されたサンプルは、細胞およびtの保存のために、この分析のためにより有用であり得るが形態解析を行う場合、この解析はフリーズしたセクションでも行うことができます。凍結切片を使用する場合は、この部分を省略して、発色免疫組織化学に直接進むことができる。 <ol><li>キシレン、キシレン、100％エタノール、100％エタノール、95％エタノール、95％エタノール、70％エタノール、脱イオン水、脱イオン水</li></ol>抗原検索注：プロトコールのこの部分は、FFPEサンプルのホルマリン固定中に形成されたメチレン架橋を破壊し、抗体が結合する抗原部位を露出させるために必要である。 <ol><li>トリスをベースとする高pH抗原非マスキング溶液を蒸留水中の製造業者推奨で希釈する。 </li><li>マイクロウェーブを用いて熱媒介抗原回収を行う。他の形態の熱媒介回収（圧力鍋、野菜蒸し器、または沸騰水など）でも十分である。 <ol><li>希釈されたマスク除去溶液を密封されていない電子レンジに加える容器。スライドを容器に入れる。スライドを電子レンジに置きます。 </li><li>高出力で20分間沸騰させる。蒸発のための液体レベルをモニターし、必要に応じて蒸留水を補充します。 </li></ol></li><li>試料を室温で1時間溶液中で冷却させる。 </li></ol> 3.発色免疫組織化学<ol><li>サンプルをカバーするために必要な試薬の量を最小限にするために、疎水性ペンで組織サンプルを輪郭を描きます。 注：組織サンプルを水和させた状態に保ち、染色効果に影響するため乾燥させないでください。 </li><li>組織サンプル（典型的には約100〜200μL）を覆うのに十分な透過性溶液（トリス緩衝化生理食塩水（TBS）+ 0.01％Triton-X）をピペットで加える。 </li><li>溶液を除去して廃棄し、ステップ3.2を繰り返す。 </li><li>ブロッキング溶液（2.5％ウマ血清+透過液）で室温でサンプルをインキュベートする。 </li><li>サンプルを4℃で一晩インキュベートし、一次抗体を希釈ブロッキング溶液中でインキュベートする。 注：ここで使用したすべての一次抗体は1：200で希釈しますが、製造業者の推奨事項から始めて連続希釈を使用して最適希釈を決定することができます。このプロトコールで使用される抗体の詳細な情報は、以前に公開された11 。 </li><li>最初の抗体宿主動物に対応する西洋ワサビペルオキシダーゼポリマー試薬を使用して、製造元のプロトコルに従って、一次抗体を検出する。 </li><li>組織試料を覆い、5分間インキュベートするのに十分な透過性溶液をピペットで加える。 </li><li>溶液を除去して廃棄し、ステップ3.7を繰り返す。 </li><li>スライドを1x TBS中の0.3％H 2 O 2中で15分間インキュベートする。 </li><li>所望の染色強度が得られるまで、ペルオキシダーゼジアミノベンジジン（DAB）基質を用いて2〜10分間サンプルを展開する。 </li><li>サンプルを対比染色し、ヘマトキシリンなどの細胞核を、製造業者のプロトコルに従って同定する。 </li><li>サンプルを100％脱水し、エタノールおよびキシレン。 </li><li>サンプルをマウントメディアで恒久的にマウントします。 </li></ol> 4.関心領域<ol><li>高解像度画像が可能な明視野顕微鏡下の画像スライド。 注：イメージングセルラーコンポーネントは、最低20倍の解像度で使用してください。 </li><li>組織サンプル全体の関心領域にカメラを移動します。 </li><li>定量化のために画像をTIFFファイルとして保存します。 </li></ol> 5.画像解析<ol><li>カバレッジ率の定量化のためImageJで画像を開きます。 </li><li>ヘマトキシリン染色された核から紫色を除去するには、Threshold Colorプラグインを使用します。 </li><li>画像を8ビットに変換します。 </li><li>暗い背景なしでしきい値を追加します。 </li><li> 17個の予めロードされたImageJ閾値フィルタ（ すなわち MaxEntropy）の1つを使用して画像を処理し、DAB染色部分のみが閾値に含まれるようにする。 注：minimizの最適な事前ロードされたしきい値フィルタを選択してくださいバックグラウンド染色の包含。これは、抗体の染色性および特異性に依存し得る。各患者サンプル内のすべての技術的複製に同じ閾値を使用する。 </li><li>しきい値を適用します。 </li><li>閾値処理された画像の面積％を測定する。 </li><li>各サンプル内の複数の領域の平均カバレッジ面積。 </li></ol>

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	<li>Claes, A., Idema, A. J., Wesseling, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diffuse+glioma+growth:+a+guerilla+war.">Diffuse glioma growth: a guerilla war.</a> Acta Neuropathol. 114 (5), 443-458 (2007).</li><li>Holland, E. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glioblastoma+multiforme:+the+terminator.">Glioblastoma multiforme: the terminator.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 97 (12), 6242-6244 (2000).</li><li>Wild-Bode, C., Weller, M., Rimner, A., Dichgans, J., Wick, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sublethal+Irradiation+Promotes+Migration+and+Invasiveness+of+Glioma+Cells.">Sublethal Irradiation Promotes Migration and Invasiveness of Glioma Cells.</a> Cancer Res. 61 (6), (2001).</li><li>Tuettenberg, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recurrence+pattern+in+glioblastoma+multiforme+patients+treated+with+anti-angiogenic+chemotherapy.">Recurrence pattern in glioblastoma multiforme patients treated with anti-angiogenic chemotherapy.</a> J. Cancer Res. Clin. Oncol. 135 (9), 1239-1244 (2009).</li><li>Munson, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anti-invasive+adjuvant+therapy+with+imipramine+blue+enhances+chemotherapeutic+efficacy+against+glioma.">Anti-invasive adjuvant therapy with imipramine blue enhances chemotherapeutic efficacy against glioma.</a> Sci. Transl. Med. 4 (127), 127ra36 (2012).</li><li>Correia, A. L., Bissell, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+tumor+microenvironment+is+a+dominant+force+in+multidrug+resistance.">The tumor microenvironment is a dominant force in multidrug resistance.</a> Drug Resist. Updat. 15 (1-2), 39-49 (2012).</li><li>Rubin, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Only+in+congenial+soil:+the+microenvironment+in+brain+tumorigenesis.">Only in congenial soil: the microenvironment in brain tumorigenesis.</a> Brain Pathol. 19 (1), 144-149 (2009).</li><li>Bettinger, I., Thanos, S., Paulus, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microglia+promote+glioma+migration.">Microglia promote glioma migration.</a> Acta Neuropathol. 103 (4), 351-355 (2002).</li><li>Le, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exploitation+of+astrocytes+by+glioma+cells+to+facilitate+invasiveness:+a+mechanism+involving+matrix+metalloproteinase-2+and+the+urokinase-type+plasminogen+activator-plasmin+cascade.">Exploitation of astrocytes by glioma cells to facilitate invasiveness: a mechanism involving matrix metalloproteinase-2 and the urokinase-type plasminogen activator-plasmin cascade.</a> J. Neurosci. 23 (10), 4034-4043 (2003).</li><li>Ye, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tumor-associated+microglia/macrophages+enhance+the+invasion+of+glioma+stem-like+cells+via+TGF-&#946;1+signaling+pathway.">Tumor-associated microglia/macrophages enhance the invasion of glioma stem-like cells via TGF-&#946;1 signaling pathway.</a> J. Immunol. 189, 444-453 (2012).</li><li>Yuan, J. X., Bafakih, F. F., Mandell, J. W., Horton, B. J., Munson, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+Analysis+of+the+Cellular+Microenvironment+of+Glioblastoma+to+Develop+Predictive+Statistical+Models+of+Overall+Survival.">Quantitative Analysis of the Cellular Microenvironment of Glioblastoma to Develop Predictive Statistical Models of Overall Survival.</a> J. Neuropathol. Exp. Neurol. , (2016).</li><li>Yuan, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+Image+Analysis+of+Cellular+Heterogeneity+in+Breast+Tumors+Complements+Genomic+Profiling.">Quantitative Image Analysis of Cellular Heterogeneity in Breast Tumors Complements Genomic Profiling.</a> Sci. Transl. Med. 4 (157), (2012).</li><li>Yi, E. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distribution+of+Obstructive+Intimal+Lesions+and+Their+Cellular+Phenotypes+in+Chronic+Pulmonary+Hypertension.">Distribution of Obstructive Intimal Lesions and Their Cellular Phenotypes in Chronic Pulmonary Hypertension.</a> Am. J. Respir. Crit. Care Med. 162 (4), 1577-1586 (2000).</li><li>Turcan, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=IDH1+mutation+is+sufficient+to+establish+the+glioma+hypermethylator+phenotype.">IDH1 mutation is sufficient to establish the glioma hypermethylator phenotype.</a> Nature. 483 (7390), 479-483 (2012).</li><li>Songtao, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=IDH+mutations+predict+longer+survival+and+response+to+temozolomide+in+secondary+glioblastoma.">IDH mutations predict longer survival and response to temozolomide in secondary glioblastoma.</a> Cancer Sci. 103 (2), 269-273 (2012).</li><li>Shinojima, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prognostic+Value+of+Epidermal+Growth+Factor+Receptor+in+Patients+with+Glioblastoma+Multiforme.">Prognostic Value of Epidermal Growth Factor Receptor in Patients with Glioblastoma Multiforme.</a> Cancer Res. 63, 6962-6970 (2003).</li><li>Karpel-Massler, G., Schmidt, U., Unterberg, A., Halatsch, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Therapeutic+inhibition+of+the+epidermal+growth+factor+receptor+in+high-grade+gliomas:+where+do+we+stand?.">Therapeutic inhibition of the epidermal growth factor receptor in high-grade gliomas: where do we stand?.</a> Mol. Cancer Res. 7 (7), 1000-1012 (2009).</li><li>Badie, B., Schartner, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+microglia+in+glioma+biology.">Role of microglia in glioma biology.</a> Microsc. Res. Tech. 54 (2), 106-113 (2001).</li><li>Watters, J. J., Schartner, J. M., Badie, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microglia+function+in+brain+tumors.">Microglia function in brain tumors.</a> J. Neurosci. Res. 81 (3), 447-455 (2005).</li><li>Alves, T. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glioblastoma+cells:+A+heterogeneous+and+fatal+tumor+interacting+with+the+parenchyma.">Glioblastoma cells: A heterogeneous and fatal tumor interacting with the parenchyma.</a> Life Sci. 89 (15), 532-539 (2011).</li><li>Hambardzumyan, D., Gutmann, D. H., Kettenmann, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+microglia+and+macrophages+in+glioma+maintenance+and+progression.">The role of microglia and macrophages in glioma maintenance and progression.</a> Nat. Neurosci. 19 (1), 20-27 (2015).</li><li>Zhai, H., Heppner, F. L., Tsirka, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microglia/macrophages+promote+glioma+progression.">Microglia/macrophages promote glioma progression.</a> Glia. 59 (3), 472-485 (2011).</li><li>Placone, A. L., Qui&#241;ones-Hinojosa, A., Searson, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+astrocytes+in+the+progression+of+brain+cancer:+complicating+the+picture+of+the+tumor+microenvironment.">The role of astrocytes in the progression of brain cancer: complicating the picture of the tumor microenvironment.</a> Tumor Biol. 37 (1), 61-69 (2016).</li><li>Rath, B. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Astrocytes+Enhance+the+Invasion+Potential+of+Glioblastoma+Stem-Like+Cells.">Astrocytes Enhance the Invasion Potential of Glioblastoma Stem-Like Cells.</a> PLoS One. 8 (1), e54752 (2013).</li></ol>

ここで提案された我々の方法は、伝統的な発色免疫組織化学を用いて染色された組織学的試料を分析する定量的アプローチである。このタイプの分析のための現在の方法論には、同様の染色プロトコール、続いて独立した病理学者による採点が含まれる。この方法は信頼性がありましたが、多くのアプリケーションでは、腫瘍に関連する異種性のより良い理解やin vitro研究のための腫瘍の正?...

神経膠芽腫（GBM）、最も一般的な悪性脳腫瘍は、周囲の健康な脳実質1,2に原発腫瘍塊から高度に拡散侵入によって特徴付けられます。この拡散侵入は完全に切除する腫瘍は特に難しくなり、治療後のまま侵入癌細胞は避けられない再発2、3、4のための最も一般的な理由です。以前、我々は、しかし、少しはGBM浸潤に貢献する複雑なメカニズムについて知られている、5治療上有益であることがびまん性神経膠腫細胞の浸潤を阻害することが分かりました。腫瘍微小環境、または癌を取り囲む組織は、複数の癌6,7における腫瘍の進行に関与しています。グリア芽腫腫瘍の微小環境、p星状細胞、ミクログリアおよび希突起膠細胞などの複数のグリア細胞、ならびに細胞外マトリックス、可溶性因子および生物物理学的因子を構成する、比較的特徴が低く、独特に複雑である。実験的に、アストロサイトおよびミクログリアは10、9、神経膠腫の進行および浸潤8を増加させることが示されているが、天然のヒトの脳の微小環境内のすべてのグリア細胞の組成は不明です。 我々は以前微小環境のコンポーネントが定量的に神経膠芽腫微小環境の細胞成分を分析し、比例ハザードモデル11に、私たちの分析を組み込むことにより、患者の生存を予測することができます示しました。ここでは、グリア芽細胞腫患者からの腫瘍切除の腫瘍バルクおよび隣接領域内のグリア細胞の集団を同定するための定量分析方法を説明するs。我々は、グリア細胞集団を同定するために発色免疫組織化学を使用し、各グリア集団の染色のカバレッジ率を分析するためにImageJを使用した。カバレッジ率を評価すると、細胞、特にがん細胞との相互作用によって影響を受ける細胞の形態学的相違を決定するための簡単な測定が行われます。組織病理学的染色を定量化するための以前の研究では、抗体ベースの免疫組織化学染色の特異性を利用していないヘマトキシリンおよびエオシン12またはマッソントリクロム13などの標準染色を使用しています。本発明者らの方法は、グリア芽細胞腫患者の腫瘍切除物中のグリア個体群を直接定量化するために開発されたものであり、これは複雑なグリア芽細胞腫の微小環境を解明することを目的とする。

<table><tbody><tr><td>Xylene</td><td>Fisher Chemical</td><td>X3P</td><td></td></tr><tr><td>Ethanol</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>High pH antigen unmasking solution</td><td>Vector Labs</td><td>H-3301</td><td></td></tr><tr><td>TBS</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Triton-X</td><td>Amresco</td><td>9002-93-1</td><td></td></tr><tr><td>Horse serum</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Anti-ALDH1L1&amp;nbsp;</td><td>abcam&amp;nbsp;</td><td>ab56777</td><td></td></tr><tr><td>Anti-Iba1&amp;nbsp;</td><td>abcam&amp;nbsp;</td><td>ab5076</td><td></td></tr><tr><td>Anti-Oligodendrocyte Specific Protein1&amp;nbsp;</td><td>abcam&amp;nbsp;</td><td>ab53041</td><td></td></tr><tr><td>ImmPRESS anti-goat</td><td>Vector Labs</td><td>MP-7405</td><td></td></tr><tr><td>ImmPRESS Universal (anti-mouse/rabbit)</td><td>Vector Labs</td><td>MP-7500</td><td></td></tr><tr><td>Hydrogen peroxide</td><td>Sigma Aldrich</td><td>216763</td><td></td></tr><tr><td>ImmPACT DAB substrate</td><td>Vector Labs</td><td>SK-4105</td><td></td></tr><tr><td>Hematoxylin counterstain</td><td>ThermoScientific</td><td>72404</td><td></td></tr><tr><td>Histochoice Mounting Media</td><td>Amresco</td><td>H157-475</td><td></td></tr><tr><td>Aperio Scanscope</td><td>Leica Biosystems</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Image Scanscope</td><td>Leica Biosystems</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Super HT PAP Pen</td><td>Research Products International</td><td>195506</td><td></td></tr></tbody></table>

quantitative immunohistochemistry of the cellular microenvironment in patient glioblastoma resections

腫瘍の微小環境への関心が高まっているため、致命的で最も侵襲性の脳腫瘍であるグリア芽細胞腫の患者サンプル内の微小環境成分を特異的に決定する方法を開発しました。定量的方法は、病変組織を正確に記述するのに有益であるばかりでなく、より正確な予後、診断、および組織工学システムおよび置換の開発に潜在的に寄与し得る。グリア芽細胞腫では、グリア細胞（例えば、ミクログリアおよび星状細胞）は、病理学者のグレーディングに基づいて予後不良と独立に相関している。しかしながら、これらの細胞および他のグリア細胞成分の状態は、定量的に十分に記載されていない。これは、これらのグリア細胞を標識する大きなプロセスのために困難であり得る。さらに、大部分の組織学的分析は、全体的な組織サンプルに焦点を当てるか、または腫瘍の大部分内のみに焦点を当てるが、領域に基づく定量化を描写するのではなく高度に異種の組織である。ここで、我々は、グリア芽細胞腫患者からの腫瘍切除の腫瘍バルクおよび隣接領域内のグリア細胞の集団を同定し、定量的に分析するための方法を記載する。本発明者らは、染色体免疫組織化学を用いて、患者の腫瘍切除におけるグリア細胞集団を同定し、ImageJは、各グリア集団についての染色のカバレッジ率を分析した。これらの技術を用いて、神経膠腫腫瘍微小環境の領域全体にわたってグリア細胞をよりよく記述することができる。

この分析のために、原発腫瘍バルクおよび拡散した浸潤性癌細胞を有する健康な組織（ 図1A 、 1B ）を主に含む隣接領域の2つの関心領域を、ヘマトキシリンおよびエオシン染色患者の神経病理学者と共同して同定したサンプル。各患者サンプル内で、発色免疫組織化学によるアストロサイト（ 図1C ）、ミクロ?...

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Quantitative Immunohistochemistry of the Cellular Microenvironment in Patient Glioblastoma Resections

患者の膠芽細胞腫切除における細胞微小環境の定量的免疫組織化学

このプロトコールは、発色免疫組織化学およびImageJを用いたグリア芽腫患者切除における腫瘍微小環境成分を定量的に同定するために開発された。

With the growing interest in the tumor microenvironment, we set out to develop a method to specifically determine the microenvironment components within ...

quantitative-immunohistochemistry-cellular-microenvironment-patient

Research

JoVE Journal

Medicine

9.6K ビュー.  University of Virginia. このプロトコールは、発色免疫組織化学およびImageJを用いたグリア芽腫患者切除における腫瘍微小環境成分を定量的に同定するために開発された。 

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Coculture Assays to Study Macrophage and Microglia Stimulation of Glioblastoma Invasion

Glioblastoma multiforme (grade IV glioma) is a very aggressive human cancer with a median survival of 1 year post diagnosis. Despite the increased understanding of the molecular events that give rise to glioblastomas, this cancer still remains highly refractory to conventional treatment. Surgical resection of high grade brain tumors is rarely complete due to the highly infiltrative nature of glioblastoma cells. Therapeutic approaches which attenuate glioblastoma cell invasion therefore is an attractive option. Our laboratory and others have shown that tumor associated macrophages and microglia (resident brain macrophages) strongly stimulate glioblastoma invasion. The protocol described in this paper is used to model glioblastoma-macrophage/microglia interaction using in vitro culture assays. This approach can greatly facilitate the development and/or discovery of drugs that disrupt the communication with the macrophages that enables this malignant behavior. We have established two robust coculture invasion assays where microglia/macrophages stimulate glioma cell invasion by 5 - 10 fold. Glioblastoma cells labelled with a fluorescent marker or constitutively expressing a fluorescent protein are plated without and with macrophages/microglia on matrix-coated polycarbonate chamber inserts or embedded in a three dimensional matrix. Cell invasion is assessed by using fluorescent microscopy to image and count only invasive cells on the underside of the filter. Using these assays, several pharmacological inhibitors (JNJ-28312141, PLX3397, Gefitinib, and Semapimod), have been identified which block macrophage/microglia stimulated glioblastoma invasion.

Understanding the malignant behavior of cancer requires creating accurate models of how tumor cells interact with components of the tumor microenvironment, such as macrophages. Here we describe two methods to study glioblastoma cell interaction with tumor associated macrophages and microglia where the effect on glioblastoma invasion is assessed.

共培養アッセイは、神経膠芽腫の浸潤のマクロファージとミクログリアの刺激を研究します

Glioblastoma multiforme (grade IV glioma) is a very aggressive human cancer with a median survival of 1 year post diagnosis. Despite the increased ...

がん研究

Enrichment and Characterization of the Tumor Immune and Non-immune Microenvironments in Established Subcutaneous Murine Tumors

The tumor immune microenvironment (TIME) has recently been recognized as a critical mediator of treatment response in solid tumors, especially for immunotherapies. Recent clinical advances in immunotherapy highlight the need for reproducible methods to accurately and thoroughly characterize the tumor and its associated immune infiltrate. Tumor enzymatic digestion and flow cytometric analysis allow broad characterization of numerous immune cell subsets and phenotypes; however, depth of analysis is often limited by fluorophore restrictions on panel design and the need to acquire large tumor samples to observe rare immune populations of interest. Thus, we have developed an effective and high throughput method for separating and enriching the tumor immune infiltrate from the non-immune tumor components. The described tumor digestion and centrifugal density-based separation technique allows separate characterization of tumor and tumor immune infiltrate fractions and preserves cellular viability, and thus, provides a broad characterization of the tumor immunologic state. This method was used to characterize the extensive spatial immune heterogeneity in solid tumors, which further demonstrates the need for consistent whole tumor immunologic profiling techniques. Overall, this method provides an effective and adaptable technique for the immunologic characterization of subcutaneous solid murine tumors; as such, this tool can be used to better characterize the tumoral immunologic features and in the preclinical evaluation of novel immunotherapeutic strategies.

Here we describe a method to separate and enrich components of the tumor immune and non-immune microenvironment in established subcutaneous tumors. This technique allows for the separate analysis of tumor immune infiltrate and non-immune tumor fractions which can permit comprehensive characterization of the tumor immune microenvironment.

濃縮と確立された皮下マウス腫瘍における腫瘍免疫と免疫のない微小のキャラクタリゼーション

The tumor immune microenvironment (TIME) has recently been recognized as a critical mediator of treatment response in solid tumors, especially for ...

Evaluation of Biomarkers in Glioma by Immunohistochemistry on Paraffin-Embedded 3D Glioma Neurosphere Cultures

Analysis of protein expression in glioma is relevant for several aspects in the study of its pathology. Numerous proteins have been described as biomarkers with applications in diagnosis, prognosis, classification, state of tumor progression, and cell differentiation state. These analyses of biomarkers are also useful to characterize tumor neurospheres (NS) generated from glioma patients and glioma models. Tumor NS provide a valuable in vitro model to assess different features of the tumor from which they are derived and can more accurately mirror glioma biology. Here we describe a detailed method to analyze biomarkers in tumor NS using immunohistochemistry (IHC) on paraffin-embedded tumor NS.

Neurospheres grown as 3D cultures constitute a powerful tool to study glioma biology. Here we present a protocol to perform immunohistochemistry while maintaining the 3D structure of glioma neurospheres through paraffin embedding. This method enables the characterization of glioma neurosphere properties such as stemness and neural differentiation.

パラフィン埋め込まれた 3 D 神経膠腫 Neurosphere 文化に免疫組織化学による神経膠腫におけるバイオ マーカーの評価

Analysis of protein expression in glioma is relevant for several aspects in the study of its pathology. Numerous proteins have been described as ...

Optimization of High Grade Glioma Cell Culture from Surgical Specimens for Use in  Clinically Relevant Animal Models and 3D Immunochemistry

Glioblastomas, the most common and aggressive form of astrocytoma, are refractory to therapy, and molecularly heterogeneous. The ability to establish cell cultures that preserve the genomic profile of the parental tumors, for use in patient specific in vitro and in vivo models, has the potential to revolutionize the preclinical development of new treatments for glioblastoma tailored to the molecular characteristics of each tumor.
Starting with fresh high grade astrocytoma tumors dissociated into single cells, we use the neurosphere assay as an enrichment method for cells presenting cancer stem cell phenotype, including expression of neural stem cell markers, long term self-renewal in vitro, and the ability to form orthotopic xenograft tumors. This method has been previously proposed, and is now in use by several investigators. Based on our experience of dissociating and culturing 125 glioblastoma specimens, we arrived at the detailed protocol we present here, suitable for routine neurosphere culturing of high grade astrocytomas and large scale expansion of tumorigenic cells for preclinical studies. We report on the efficiency of successful long term cultures using this protocol&#160;and suggest affordable alternatives for culturing dissociated glioblastoma cells that fail to grow as neurospheres. We also describe in detail a protocol for preserving the neurospheres 3D architecture for immunohistochemistry. Cell cultures enriched in CSCs, capable of generating orthotopic xenograft models that preserve the molecular signatures and heterogeneity of GBMs, are becoming increasingly popular for the study of the biology of GBMs and for the improved design of preclinical testing of potential therapies.

Protocol for propagation of dissociated high grade glioma surgical specimens in serum-free neurosphere medium to select for cells with cancer stem cell phenotype. For specimens that fail to grow as neurospheres, an alternative protocol is suggested. A paraffin embedding technique for maintaining the 3D neurosphere architecture for immunocytochemistry is described.

臨床関連動物モデルおよび3D免疫化学における使用のための外科検体からのハイグレード神経膠腫細胞培養の最適化

Glioblastomas, the most common and aggressive form of astrocytoma, are refractory to therapy, and molecularly heterogeneous. The ability to establish cell ...

医学

Digital Spatial Profiling for Characterization of the Microenvironment in Adult-Type Diffusely Infiltrating Glioma

Diffusely infiltrating gliomas are associated with high morbidity and mortality due to the infiltrative nature of tumor spread. They are morphologically complex tumors, with a high degree of proteomic variability across both the tumor itself and its heterogenous microenvironment. The malignant potential of these tumors is enhanced by the dysregulation of proteins involved in several key pathways, including processes that maintain cellular stability and preserve the structural integrity of the microenvironment. Although there have been numerous bulk and single-cell glioma analyses, there is a relative paucity of spatial stratification of these proteomic data. Understanding differences in spatial distribution of tumorigenic factors and immune cell populations between the intrinsic tumor, invasive edge, and microenvironment offers valuable insight into the mechanisms underlying tumor proliferation and propagation. Digital spatial profiling (DSP) represents a powerful technology that can form the foundation for these important multilayer analyses.
DSP is a method that efficiently quantifies protein expression within user-specified spatial regions in a tissue specimen. DSP is ideal for studying the differential expression of multiple proteins within and across regions of distinction, enabling multiple levels of quantitative and qualitative analysis. The DSP protocol is systematic and user-friendly, allowing for customized spatial analysis of proteomic data. In this experiment, tissue microarrays are constructed from archived glioblastoma core biopsies. Next, a panel of antibodies is selected, targeting proteins of interest within the sample. The antibodies, which are preconjugated to UV-photocleavable DNA oligonucleotides, are then incubated with the tissue sample overnight. Under fluorescence microscopy visualization of the antibodies, regions of interest (ROIs) within which to quantify protein expression are defined with the samples. UV light is then directed at each ROI, cleaving the DNA oligonucleotides. The oligonucleotides are microaspirated and counted within each ROI, quantifying the corresponding protein on a spatial basis.

Proteomic dysregulation plays an important role in the spread of diffusely infiltrating gliomas, but several relevant proteins remain unidentified. Digital spatial processing (DSP) offers an efficient, high-throughput approach for characterizing the differential expression of candidate proteins that may contribute to the invasion and migration of infiltrative gliomas.

成人型びまん性浸潤神経膠腫における微小環境のキャラクタリゼーションのためのディジタル空間プロファイリング

Diffusely infiltrating gliomas are associated with high morbidity and mortality due to the infiltrative nature of tumor spread. They are morphologically ...

腫瘍微小環境のマルチプレックス免疫蛍光および空間画像解析

Multiplex Immunofluorescence Combined with Spatial Image Analysis for the Clinical and Biological Assessment of the Tumor Microenvironment

The tumor microenvironment (TME) is composed of a plethora of different cell types, such as cytotoxic immune cells and immunomodulatory cells. Depending on its composition and the interactions between cancer cells and peri-tumoral cells, the TME may affect cancer progression. The characterization of tumors and their complex microenvironment could improve the understanding of cancer diseases and may help scientists and clinicians to discover new biomarkers.
We recently developed several multiplex immunofluorescence (mIF) panels based on tyramide signal amplification (TSA) for the characterization of the TME in colorectal cancer, head and neck squamous cell carcinoma, melanoma, and lung cancer. Once the staining and scanning of the corresponding panels are completed, the samples are analyzed on an image analysis software. The spatial position and the staining of each cell are then exported from this quantification software into R. We developed R scripts that allow us not only to analyze the density of each cell type in several tumor compartments (e.g. the center of the tumor, the margin of the tumor, and the stroma) but also to perform distance-based analyses between different cell types.
This particular workflow adds a spatial dimension to the classical density analysis already routinely performed for several markers. mIF analysis could allow scientists to have a better understanding of the complex interaction between cancer cells and the TME and to discover new predictive biomarkers of response to treatments, such as immune checkpoint inhibitors, and targeted therapies.

著者スポットライト:腫瘍微小環境の臨床的および生物学的評価のための空間画像分析と組み合わせたマルチプレックス免疫蛍光  

In this article, a protocol for manual tyramide signal amplification (TSA) multiplex immunofluorescence (mIF) combined with image analysis and spatial analysis is described. This protocol can be used with formalin-fixed paraffin-embedded (FFPE) sections for the staining of two to six antigens per slide depending on the slide scanner available in the laboratory.

腫瘍微小環境の臨床的および生物学的評価のための空間画像解析と組み合わせたマルチプレックス免疫蛍光法

The tumor microenvironment (TME) is composed of a plethora of different cell types, such as cytotoxic immune cells and immunomodulatory cells. Depending ...

Isolation and Flow Cytometric Analysis of Glioma-infiltrating Peripheral Blood Mononuclear Cells

Our laboratory has recently demonstrated that natural killer (NK) cells are capable of eradicating orthotopically implanted mouse GL26 and rat CNS-1 malignant gliomas soon after intracranial engraftment if the cancer cells are rendered deficient in their expression of the &#946;-galactoside-binding lectin galectin-1 (gal-1). More recent work now shows that a population of Gr-1+/CD11b+ myeloid cells is critical to this effect. To better understand the mechanisms by which NK and myeloid cells cooperate to confer gal-1-deficient tumor rejection we have developed a comprehensive protocol for the isolation and analysis of glioma-infiltrating peripheral blood mononuclear cells (PBMC). The method is demonstrated here by comparing PBMC infiltration into the tumor microenvironment of gal-1-expressing GL26 gliomas with those rendered gal-1-deficient via shRNA knockdown. The protocol begins with a description of&#160;how to culture and prepare GL26 cells for inoculation into the syngeneic C57BL/6J mouse brain. It then explains the steps involved in the isolation and flow cytometric analysis of glioma-infiltrating PBMCs from the early brain tumor microenvironment. The method is adaptable to a number of in vivo experimental designs in which temporal data on immune infiltration into the brain is required. The method is sensitive and highly reproducible, as glioma-infiltrating PBMCs can be isolated from intracranial tumors as soon as 24 hr post-tumor engraftment with similar cell counts observed from time point matched tumors throughout independent experiments. A single experimentalist can perform the method from brain harvesting to flow cytometric analysis of glioma-infiltrating PBMCs in roughly 4-6 hr depending on the number of samples to be analyzed. Alternative glioma models and/or cell-specific detection antibodies may also be used at the experimentalists&#8217; discretion to assess the infiltration of several other immune cell types of interest without the need for alterations to the overall procedure.

Presented here is a straightforward method for the isolation and flow cytometric analysis of glioma-infiltrating peripheral blood mononuclear cells that yields time-dependent quantitative data on the number and activation status of immune cells entering the early brain tumor microenvironment.

神経膠腫浸潤末梢血単核細胞の単離およびフローサイトメトリー分析

Our laboratory has recently demonstrated that natural killer (NK) cells are capable of eradicating orthotopically implanted mouse GL26 and rat CNS-1 ...

免疫・感染学

Stereotactic Adoptive Transfer of Cytotoxic Immune Cells in Murine Models of Orthotopic Human Glioblastoma Multiforme Xenografts

Glioblastoma multiforme (GBM), the most frequent and aggressive primary brain cancer in adults, is generally associated with a poor prognosis, and scarce efficient therapies have been proposed over the last decade. Among the promising candidates for designing novel therapeutic strategies, cellular immunotherapies have been targeted to eliminate highly invasive and chemo-radioresistant tumor cells, likely involved in a rapid and fatal relapse of this cancer. Thus, administration(s) of allogeneic GBM-reactive immune cell effectors, such as human V&#978;9V&#948;2 T lymphocytes, in the vicinity of the tumor would represents a unique opportunity to deliver efficient and highly concentrated therapeutic agents directly into the site of brain malignancies. Here, we present a protocol for the preparation and the stereotaxic administration of allogeneic human lymphocytes in immunodeficient mice carrying orthotopic human primary brain tumors. This study provides a preclinical proof-of-concept for both the feasibility and the antitumor efficacy of these cellular immunotherapies that rely on stereotactic injections of allogeneic human lymphocytes within intrabrain tumor beds.

Here, we present a protocol for the preparation and the stereotaxic administration of allogeneic human lymphocytes in immunodeficient mice carrying orthotopic human primary brain tumors. This study provides a proof-of-concept for both the feasibility and the antitumor efficacy of intrabrain-delivered cellular immunotherapies.

同所性同種人間神経膠腫異種移植片のマウスモデルの細胞傷害性免疫細胞の定位の養子転送

Glioblastoma multiforme (GBM), the most frequent and aggressive primary brain cancer in adults, is generally associated with a poor prognosis, and scarce ...

患者の膠芽細胞腫切除における細胞微小環境の定量的免疫組織化学

要約

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共培養アッセイは、神経膠芽腫の浸潤のマクロファージとミクログリアの刺激を研究します

濃縮と確立された皮下マウス腫瘍における腫瘍免疫と免疫のない微小のキャラクタリゼーション

パラフィン埋め込まれた 3 D 神経膠腫 Neurosphere 文化に免疫組織化学による神経膠腫におけるバイオマーカーの評価

臨床関連動物モデルおよび3D免疫化学における使用のための外科検体からのハイグレード神経膠腫細胞培養の最適化

成人型びまん性浸潤神経膠腫における微小環境のキャラクタリゼーションのためのディジタル空間プロファイリング

腫瘍微小環境の臨床的および生物学的評価のための空間画像解析と組み合わせたマルチプレックス免疫蛍光法

腫瘍微小環境の臨床的および生物学的評価のための空間画像解析と組み合わせたマルチプレックス免疫蛍光法

腫瘍微小環境の臨床的および生物学的評価のための空間画像解析と組み合わせたマルチプレックス免疫蛍光法

神経膠腫浸潤末梢血単核細胞の単離およびフローサイトメトリー分析

同所性同種人間神経膠腫異種移植片のマウスモデルの細胞傷害性免疫細胞の定位の養子転送

患者の膠芽細胞腫切除における細胞微小環境の定量的免疫組織化学

要約

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共培養アッセイは、神経膠芽腫の浸潤のマクロファージとミクログリアの刺激を研究します

濃縮と確立された皮下マウス腫瘍における腫瘍免疫と免疫のない微小のキャラクタリゼーション

パラフィン埋め込まれた 3 D 神経膠腫 Neurosphere 文化に免疫組織化学による神経膠腫におけるバイオ マーカーの評価

臨床関連動物モデルおよび3D免疫化学における使用のための外科検体からのハイグレード神経膠腫細胞培養の最適化

成人型びまん性浸潤神経膠腫における微小環境のキャラクタリゼーションのためのディジタル空間プロファイリング

腫瘍微小環境の臨床的および生物学的評価のための空間画像解析と組み合わせたマルチプレックス免疫蛍光法

腫瘍微小環境の臨床的および生物学的評価のための空間画像解析と組み合わせたマルチプレックス免疫蛍光法

腫瘍微小環境の臨床的および生物学的評価のための空間画像解析と組み合わせたマルチプレックス免疫蛍光法

神経膠腫浸潤末梢血単核細胞の単離およびフローサイトメトリー分析

同所性同種人間神経膠腫異種移植片のマウスモデルの細胞傷害性免疫細胞の定位の養子転送

パラフィン埋め込まれた 3 D 神経膠腫 Neurosphere 文化に免疫組織化学による神経膠腫におけるバイオマーカーの評価