缝合,切片和Z堆叠作用作为在杜塞尔多夫大学医院获取BZ荧光显微镜的决定性论据

诺伯特·盖特曼教授

大学癌症中心(UTZ)总经理
血液科、肿瘤科和临床免疫科高级医师
Düsseldorf大学医院

Norbert Gattermann教授是大学癌症中心(UTZ)的常务董事,网址是Düsseldorf。他的研究集中于骨髓恶性疾病,主要是前白血病,也被称为骨髓增生异常综合征(MDS)。由于骨髓中某种形式的MDS以红细胞(成熟的红细胞祖细胞)的线粒体中明显的铁超载为特征,他还对与铁代谢相关的具体问题感兴趣。

30多年来,杜塞尔多夫大学医院已被众所周知,以其对MDS的研究。它是一个大型MDS登记处的所在地,专注于疾病过程的仔细长期文档,为这些疾病的流行病学,诊断和风险评估提供了优秀的研究依据。已经收集了大量的骨髓和血液样本,并通过Norbert Gattermann和他的同事储存在MDS Registry的生物材料数据库中多年来,他们现在可以用于分子生物学分析。

骨髓混凝活检和3D细胞培养的组织微阵列是显微镜中的特殊挑战

MDS工作组由2名硕士学位,医师 - 科学家和生物技术助理(BTA)组成。

盖特曼说:“BZ荧光显微镜给我们留下深刻印象,不仅是因为它的价值,还因为它可以扩展成不同的模块。我们是一个很小的工作小组,我们非常感谢能够从一个基金会得到资金来购买它。渐渐地,我们将能够集成新的模块。”

Heal-Moycology群体的成员在三个焦点上的细胞水平进行研究,因此直立荧光显微镜已经是其标准设备的一部分,并且它们成功地进行了多种荧光染料的蛋白石多重IHC测定。但这种显微镜不符合它们的所有要求,这是获取BZ荧光显微镜的关键争论之一。

研究小组作品的一个独特结果是MDS骨髓打孔活检的特殊开发的组织微阵列(TMA),其含有来自AML(急性髓性白血病)患者的活组织检查和正常对照进行直接比较。当评估TMA上的免疫组织化学研究时,BZ荧光显微镜的一个主要优点是TMA上的一个甚至多个样本可以在一个图像中捕获。

图1:TMA针迹DAPI + R环,编辑
图2:TMA部分缝合DAPI + R环,编辑
图3:TMA斑点概述

“为了能够在图像中显示2 mm核心,”拼接功能尤为重要,“Gattermann解释说。

拼接对于评估骨髓祖细胞的体外培养也很有用,例如,我们研究成红细胞的线粒体作为目标结构。对于这种类型的制备,BZ荧光显微镜的一个主要优势当然是显微镜的倒置光束路径,这使得细胞培养的定位和评价很容易。Simon Brille (BTA)补充说:“显微镜和软件使用起来非常直观。分析软件为我们提供了各种快速、轻松地处理图像的方法。”

1.患者血管血症的病理生理学

SideroBolas弹性贫血是一种特殊形式的MD,涉及促红细胞血液祖细胞中线粒体的大量铁过载。虽然自20世纪50年代以来,这种疾病已被众所周知,但它的机制尚不清楚。几年前,发现SF3B1基因中的抗磷酸体突变在75-80%的所有患者中存在患有令人生畏的贫血患者。这意味着尽管线粒体吸收铁,但酶铁素酸酶不将铁掺入原子卟啉,因为它应该和铁在线粒体基质中积聚铁。结果,发生了太少的血红素合成。没有血红,铁仍然缺失的细胞信号,导致线粒体与铁的进一步淹没。过量的铁氧化并损坏线粒体。

改善我们对线粒体膜相互作用的理解

Gattermann和他的同事们正在研究线粒体内膜和基质中的蛋白质相互作用,以找出铁和卟啉不能正确结合的原因。他们使用BZ荧光显微镜观察膜复合物的结构异常,通过接近连接试验(PLA)将蛋白质-蛋白质相互作用可视化为荧光信号。切片函数产生清晰的图像,没有荧光模糊。只有来自聚焦平面的信号被提取出来并用于创建一个完全聚焦的图像。研究的蛋白质相互作用涉及铁螯合酶及其在“线粒体血红素代谢复合物”中的相互作用,其中一些只是暂时的。

图4:接近连接测定

“在波恩参观一个工作小组时,我们偶然发现了BZ荧光显微镜的展示,并立即被这个紧凑的设备所提供的一切吸引!”科学家Fatemeh Majidi回忆道。

2.骨髓增生异常综合征在3D细胞培养中的病理生理学

为了真实地表现和理解骨髓祖细胞的行为,Gattermann和他的工作小组目前正在他的实验室中建立3D细胞培养技术。以前,通常采用二维集落形成试验,这种方法是造血祖细胞在半固态培养基中形成集落,并可在这种状态下进行研究。3D细胞培养进一步增加了对显微镜的要求,这正是BZ荧光显微镜的拼接、切片和Z-stack功能真正显示其价值的地方。这些功能是获得BZ荧光显微镜的决定性依据。Gattermann和他的同事正在为免疫组化、核染色和3D细胞培养中检测DNA-RNA杂交结构的应用开辟全新的可视化方法。

3.药物开发:泛素化抑制剂

目前在临床试验中测试了Neddylation抑制剂,尚未完全探索的效果。Gattermann的工作组还在调查该新药如何影响造血祖细胞及其分化。在其他情况下,表皮生长因子受体(EGFR)上的邻近连接测定(PLA)检测了细胞表面上受体的同型化学,这导致细胞内部的受体磷酸化,因此在细胞增殖方面具有信号效应。在接受Gattermann教授的采访时,尚不可能提供更精确的信息,因为初始结果仍处于发布的过程中。

BZ荧光显微镜的收购是Norbert Gattermann工作小组向前迈出的重要一步。Düsseldorf大学的转化项目将确保其他研究人员可以使用BZ荧光显微镜。