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Method Article
A imagem de feixe de íons multiplexada (MIBI) é frequentemente usada para obter imagens de microarrays de tecido e áreas de tecido contíguas lado a lado, mas o software atual para configurar esses experimentos é complicado. A interface tile/SED/array é uma ferramenta gráfica intuitiva e interativa desenvolvida para simplificar e acelerar drasticamente a configuração de execução do MIBI.
A imagem de feixe de íons multiplexada (MIBI) é uma técnica de microscopia baseada em espectrometria de massa de última geração que gera imagens 40+ plex da expressão de proteínas em tecidos histológicos, permitindo a dissecção detalhada dos fenótipos celulares e da organização histoarquitetônica. Um gargalo importante na operação ocorre quando os usuários selecionam os locais físicos no tecido para geração de imagens. À medida que a escala e a complexidade dos experimentos MIBI aumentaram, a interface fornecida pelo fabricante e as ferramentas de terceiros tornaram-se cada vez mais difíceis de manejar para obter imagens de grandes microarrays de tecido e áreas de tecido lado a lado. Assim, uma camada de interface gráfica interativa baseada na web - a interface tile/SED/array (TSAI) - foi desenvolvida para que os usuários definam locais de imagem usando gestos familiares e intuitivos do mouse, como arrastar e soltar, clicar e arrastar e desenho de polígono. Escrito de acordo com os padrões da web já incorporados aos navegadores modernos, não requer a instalação de programas, extensões ou compiladores externos. De interesse para as centenas de usuários atuais do MIBI, essa interface simplifica e acelera drasticamente a configuração de execuções de MIBI grandes e complexas.
A imagem por feixe de íons multiplexado (MIBI) é uma técnica para obter imagens de proteínas 40+ simultaneamente em seções histológicas de tecido com resolução de até 250 nm 1,2,3. Depois que uma seção de tecido histológico é corada usando anticorpos marcados com metais elementares isotopicamente puros, o instrumento MIBI realiza espectrometria de massa de íons secundários para quantificar simultaneamente todos os isótopos - e, portanto, a expressão de todos os antígenos 40+ - em pontos individuais do tecido. Realizadas em grades de milhões de manchas, as imagens 40+ plex resultantes da expressão de proteínas permitem o delineamento dos limites celulares e a identificação de tipos específicos de células, preservando o contexto espacial 1,2,3,4. Essa técnica tem sido usada por centenas de usuários em cerca de 20 locais para estudar a composição celular, perfis metabólicos e / ou arquitetura de dezenas de tipos de tecidos como parte do exame da resposta imune a tumores, inflamação tecidual causada por agentes infecciosos, neuropatologia da demência e tolerância imunológica na gravidez 5,6,7,8,9, 10,11.
Um gargalo importante na operação do instrumento MIBI é a configuração de campos de visão (FOVs) - áreas de 200 x 200 μm2 a 800 x 800 μm2 do tecido - para geração de imagens. O MIBI cria imagens de um FOV por vez, até 800 x 800 μm2, portanto, a imagem de áreas maiores requer a junção de vários FOVs. A imagem de um microarray de tecido (por exemplo, oito tecidos circulares na Figura 1A) envolve a colocação de vários FOVs espaçados. Para configurar FOVs, a interface do fabricante fornece 1) uma imagem de câmera óptica da lâmina com uma cruz que corresponde aproximadamente à coordenada de imagem especificada (Figura 1A) e 2) uma imagem de detector de elétrons secundário (SED) que mostra a área exata na coordenada, supostamente com precisão de 0,1 μm (Figura 1B). Primeiro, o usuário posiciona aproximadamente um único FOV usando a imagem óptica. Como a resolução da imagem é de apenas cerca de 60 μm por pixel, se o posicionamento estiver desativado em dois pixels (2 pixels x 60 μm por pixel), um FOV padrão de 400 μm será desativado em 30%. Assim, o usuário deve usar a imagem SED para ajustar a posição - uma sequência tediosa de uma dúzia de etapas envolvendo várias janelas pop-up, digitando coordenadas em caixas de texto, cutucando lentamente o SED com botões de controle direcional e, muitas vezes, até anotando coordenadas no papel (Figura Suplementar 1). Este processo deve ser repetido para cada ponto de um microarray de tecido central (TMA) 100+. Algumas ferramentas de terceiros podem ajudar com o posicionamento inicialaproximado 12. No entanto, eles ainda exigem algum conhecimento de programação, e o posicionamento final ainda é feito por meio do processo de doze etapas. Também é altamente problemático posicionar grades de FOVs adjacentes, que serão posteriormente costuradas em uma imagem panorâmica lado a lado.
Assim, a interface bloco/SED/matriz (TSAI) foi desenvolvida com o objetivo de permitir que os usuários posicionem rapidamente um grande número de FOVs usando uma interface gráfica intuitiva e interativa. O TSAI consiste em dois componentes principais: 1) Uma interface gráfica de usuário baseada na web (web UI) para colocar rapidamente pontos TMA e ladrilhos de tecido e 2) Integrações na interface de controle do usuário MIBI para gerar uma imagem SED lado a lado e ajustar as posições do FOV. Se usar apenas a imagem óptica, muitos FOVs podem ser posicionados aproximadamente e rapidamente ajustados usando as ferramentas de navegação/ajuste de FOV (Figura 2, TSAI, ramo esquerdo). No entanto, se o mosaico SED for executado, os FOVs podem ser posicionados com precisão na imagem SED lado a lado sem a necessidade de ajustes adicionais no modo SED (Figura 2, TSAI, ramo direito). De interesse geral para centenas de usuários atuais do MIBI, essas ferramentas tornam o posicionamento lado a lado e o TMA muito simples, mesmo para iniciantes, e reduzem as configurações complexas de execução do MIBI de várias horas para algumas dezenas de minutos.
1. Carregamento de TSAI
2. Carregando o slide MIBI e criando um arquivo de modelo
3. Co-registro óptico do motor de estágio de imagem
4. Varredura SED lado a lado
5. Microarray de tecido (TMA)
6. Bloco de área/polígono
7. Navegação e ajuste do FOV
8. JSON geração e importação de arquivos
O TSAI fornece dois métodos para configurar FOVs (Figura 2). Utiliza-se apenas a imagem óptica (Figura 2, TASAI, ramo esquerdo), semelhante a outros métodos existentes. O segundo método - gerar uma imagem SED lado a lado - é exclusivo do TSAI (Figura 2, TSAI, ramo direito). O TSAI desenha FOVs com precisão nesta imagem, eliminando a necessidade de passar horas empurrando os FOVs para o lugar n...
A imagem de feixe de íons multiplexado (MIBI) é uma técnica poderosa para dissecar fenótipos celulares detalhados e histoarquitetura tecidual 5,6,7,8,9,10,11. Os esforços computacionais em torno do MIBI se concentraram principalmente no processamento do...
Os autores declaram não haver conflitos de interesse.
H. Piyadasa foi apoiado pela bolsa de estudos do Canadian Institutes of Health Research (CIHR) (MFE-176490). B. Oberlton foi apoiado pela National Science Foundation (NSF) Fellowship (2020298220). A. Tsai foi apoiado por uma bolsa da Damon Runyon Cancer Research Foundation (DRCRF) (DRG-118-16), pelo Departamento de Patologia de Stanford, pelo Fundo Annelies Gramberg e pelo NIH 1U54HL165445-01. Agradecimentos adicionais vão para o Dr. Avery Lam, Dr. Davide Franchina e Mako Goldston por ajudar a testar e depurar o 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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