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* Diese Autoren haben gleichermaßen beigetragen
Pädiatrische kleine runde blauzellige Tumoren sind eine faszinierende und herausfordernde Ansammlung von Neoplasien. Daher können die Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und das Fachwissen über pädiatrische Tumoren in der chirurgischen Pathologie äußerst wertvoll sein. Hier stellen wir ein Protokoll zur Durchführung von TEM zur Diagnose des Neuroblastoms, einem der häufigsten soliden Tumoren im Kindesalter, vor.
Pädiatrische kleine runde blauzellige Tumoren (PSRBCT) sind eine faszinierende und herausfordernde Ansammlung von Neoplasien. Die Lichtmikroskopie von kleinen runden blauen Zelltumoren identifiziert kleine runde Zellen. Sie beherbergen einen im Allgemeinen hyperchromatischen Kern und ein relativ spärliches basophiles Zytoplasma. Pädiatrische kleine runde blauzellige Tumoren umfassen mehrere Entitäten. In der Regel umfassen sie unter anderem Wilms-Tumor, Neuroblastom, Rhabdomyosarkom, Ewing-Sarkom, Retinoblastom, Lymphom und kleinzelliges Osteosarkom. Auch mit Hilfe der Immunhistochemie kann die Differentialdiagnose dieser Neoplasien in der Lichtmikroskopie umstritten sein. Eine schwache Färbung oder ein unklarer Hintergrund können Pathologen davon abhalten, die richtige diagnostische Entscheidung zu treffen. Darüber hinaus kann die Molekularbiologie eine überwältigende Menge an Daten liefern, die schwer zu unterscheiden sind, und einige Translokationen können in mehr als einer Kategorie beobachtet werden. Daher kann die Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) äußerst wertvoll sein. Hier betonen wir das moderne Protokoll für TEM-Daten des Neuroblastoms. Tumorzellen mit einem Gewirr von zytoplasmatischen Prozessen, die neurosekretorische Granula enthalten, können ein Neuroblastom diagnostizieren.
Die Arbeit eines Pathologen kann sowohl in der klinischen Diagnostik als auch in der Forschung eine ziemliche Herausforderung darstellen. Die Entwicklung der Lichtmikroskopie im 18. und 19. Jahrhundert war bemerkenswert. Die Leistung eines Elektronenmikroskops hängt in erster Linie von der Wellenlänge der Elektronen ab, die kürzer als Licht 1,2,3 ist. Vor dem Aufkommen der polyklonalen und monoklonalen Antikörper und ihrer Anwendung in der Immunhistochemie spielte TEM eine einflussreiche Rolle bei der Diagnose kleiner runder blauzelliger Tumoren.
Seit den 90er Jahren des letzten Jahrhunderts hat der immunhistochemische Ansatz das morphologische Werkzeug in der Diagnostik ersetzt4. Derzeit gibt es Tausende neuer polyklonaler und monoklonaler Antikörper, die gegen Antigene der kleinen runden blauen Zelltumorgruppe 4,6,7,8 gerichtet sind. Im letzten Jahrzehnt des äußerst produktiven 20. Jahrhunderts und im ersten Jahrzehnt zu Beginn des 21. Jahrhunderts scheint die Molekularbiologie, einschließlich der Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung, von genomischen Sonden bis hin zur Next-Generation-Sequencing, die bedeutende Anwendungsrolle der Immunhistochemie in mehreren Laboratorien abgelöst zu haben4 . Die Food and Drug Administration (FDA) in den Vereinigten Staaten von Amerika, die kanadische Lebensmittelinspektionsbehörde (CFIA), die Environmental Protection Agency (EPA) oder ähnliche Regierungsbehörden in anderen Ländern genehmigen molekularbiologische Protokolle nicht immer9. Es scheint, dass es eine Menge Informationen gibt, die in einen pathologischen Bericht eingefügt werden können, die für therapeutische Zwecke verwendet werden können, und die Wahl eines gut finanzierten und funktionierenden Laborinformationssystems ist entscheidend10. In der Zwischenzeit hat die Immunhistochemie zahlreiche Fallstricke aufgedeckt, wobei epitheliale Tumoren mesenchymale Marker aufweisen und umgekehrt11. Der epithelial-mesenchymale Übergang hat in den Pathologiegruppen12,13 einige Grenzen verwirrt. In den letzten Jahren hat sich gezeigt, dass die Elektronenmikroskopie in mehreren Labors weltweit floriert14. Insbesondere hat sich die Durchlaufzeit der Gewebeproben von Wochen auf nur 3 Tage oder sogar weniger verkürzt, wobei mehrere Protokolle verwendet wurden, die sich der Färbung mit monoklonalen oder polyklonalen Antikörpern nähern 4,10.
Darüber hinaus half der Einsatz einer elektronischen Kamera, die mit dem Elektronenmikroskop gekoppelt war, den Pathologen ein schnelles Bild zu liefern, das in verschiedenen Betriebssystemen vielseitig einsetzbar ist. Schließlich ist es schwierig, einige Antikörper, selbst nach Antigengewinnung, in einigen Bereichen von Nekrose oder Autophagie-/Ischämie-bedingten Veränderungen nachzuweisen. Gleichzeitig kann die Elektronenmikroskopie in sicheren Händen nach wie vor hervorragende Ergebnisse und Hinweise für die korrekte Klassifizierung unbekannter pathologischer Tumoren liefern15.
Die Gruppe der kleinen runden blauzelligen Tumoren bei Kindern umfasst mehrere Tumoren, hauptsächlich das Neuroblastom, den Wilms-Tumor oder das Nephroblastom, das Rhabdomyosarkom und das Ewing-Sarkom. Die molekularbiologischen Daten in Bezug auf die pädiatrische Gruppe der kleinen runden blauzelligen Tumoren können aufgrund der angewandten Techniken überwältigend sein. Die kleinen runden blauen Blutkörperchen unterscheiden sich bei Routinefärbungen (Hämatoxylin- und Eosin-Färbung) möglicherweise nicht wesentlich, und einige Tumoren können abweichende immunphänotypische Merkmale aufweisen. Seit der Entdeckung von TEM sind die Fortschritte in der Molekularbiologie enorm. In der Gruppe der kleinen runden blauzelligen Tumoren können einige Neoplasien häufiger auftreten als andere, aber sie müssen berücksichtigt werden. Obwohl das papilläre Nierenzellkarzinom nicht im Wesentlichen ein kleiner runder blauzelliger Tumor ist, sondern hauptsächlich Papillen aufweist, kann es einige runde Zellbereiche aufweisen, die möglicherweise von anderen bekannten kleinen runden blauzelligen Tumoren (z. B. Wilms-Tumor) unterschieden werden müssen, wobei mehrere ergänzende Techniken verwendet werden müssen16. Letztlich müssen auch metanephrische Stromatumoren differentialdiagnostisch berücksichtigt werden17. Der rhabdoide Tumor ist ein besonders bösartiger pädiatrischer Tumor, der sich zwischen dem renalen und dem extrarenalen Subtyp18 unterscheidet.
Das Neuroblastom ist eine der häufigsten soliden bösartigen Erkrankungen im Säuglings- und Kindesalter. Neuroblastomzellen sind die bösartigen Zellen dieses soliden Tumors, die heimtückisch aus Derivaten der primordialen Neuralleiste entstehen. Die Diagnose und die Differentialdiagnose können schwierig sein. Seine natürliche Biologie hat in den letzten Jahrzehnten bemerkenswerte Fortschritte gemacht. Die Forkhead-Familie der Transkriptionsfaktoren zeichnet sich durch eine ausgeprägte "Forkhead"-Domäne (FOXO3/FKHRL1) aus. Diese Transkriptionsfaktoren fungieren als Auslöser für die Apoptose (programmierter Zelltod) durch die Expression von Genen, die für den Zelltod notwendig sind. FOXO3/FKHRL1 wird durch 5-Aza-2-Desoxycytidin aktiviert und induziert stillgelegte Caspase-8, und dieser Komplex spielt eine entscheidende Rolle beim Neuroblastom. Nukleäres FOXO3 sagt ungünstige klinische Ergebnisse voraus und fördert die Tumorangiogenese beim Neuroblastom 7,19. Trotz der Fortschritte in der molekularen Pathologie bleibt die Shimada-Klassifikation der Standard für jeden Pathologen und Kinderonkologen. Sie ist entscheidend für die Unterscheidung zwischen günstiger und ungünstiger Histologie 20,21,22,23.
Die Begründung für die Entwicklung eines einfachen Protokolls für die Elektronenmikroskopie von Tumoren, die für ein Neuroblastom verdächtig sind, hängt mit der Machbarkeit und Solidität der ultrastrukturellen Untersuchung der Gewebeprobe zusammen. Sie wird selten durch Probleme verändert, die bei der Immunhistochemie häufig auftreten. Die Begründung und das Protokoll waren die Grundlage für mehrere Lehrbücher und wissenschaftliche Beiträge zur Kinderpathologie und Elektronenmikroskopie 4,24,25. Dieses Protokoll umfasst die Erfahrung des Autors aus drei Jahrzehnten und konzentriert sich auf einige PSRBCT, wobei der Schwerpunkt auf der persönlichen Erfahrung und der Literaturrecherche liegt.
Alle Verfahren, die in Studien mit menschlichen Teilnehmern durchgeführt wurden, entsprachen den ethischen Standards des institutionellen und/oder nationalen Forschungsausschusses sowie der Erklärung von Helsinki von 1964 und ihren späteren Änderungen oder vergleichbaren ethischen Standards. Die elektronenmikroskopische Untersuchung gehört zur normalen Routine für die mikroskopische Untersuchung der zu diagnostischen Zwecken erhaltenen Proben und bedarf keiner Genehmigung durch die Bioethikkommission. Diese Studie ist retrospektiv und respektiert die vollständige Anonymität der Proben.
1. TEM-Protokoll für FFPE-Entnahme (Formalin-fixiert und Paraffin-eingebettet) und Glutaraldehyd-fixierte Gewebeproben
2. TEM-Protokoll zum Scannen und Fotografieren der Proben
Hier werden die charakteristischen TEM-Merkmale des Neuroblastoms dargestellt. Hier werden wir die charakteristischen TEM-Merkmale des Neuroblastoms veranschaulichen.
Das Neuroblastom ist eine der häufigsten soliden bösartigen Erkrankungen im Säuglings- und Kindesalter. Neuroblastomzellen sind die bösartigen Zellen dieses soliden Tumors, die heimtückisch aus Derivaten der primordialen Neuralleiste entstehen. Diese Histogenese erklärt einige biochemische ...
In dieser Übersichtsarbeit mit zugehörigem Protokoll haben wir die charakteristischen ultrastrukturellen Merkmale des Neuroblastoms hervorgehoben. Letztendlich schlagen wir vor, dass die Elektronenmikroskopie alles andere als eine "tote" oder uralte Technik ist, und postulieren die Entdeckung einer neuen Rolle, wenn sie mit Einzelzell-Omics-Technologien kombiniert wird. In diesem Beitrag möchte die nie wieder alte Rolle der Elektronenmikroskopie in der Kinderpathologie hervorgehoben
Der Erstautor erhält Tantiemen von folgenden Verlagen: Springer (https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-662-59169-7; ISBN: 978-3-662-59169-7) und Nova (https://novapublishers.com/shop/science-culture-and-politics-despair-and-hopes-in-the-time-of-a-pandemic/; ISBN: 978-1-53619-816-4). Alle Tantiemen gehen an pädiatrische Wohltätigkeitsorganisationen.
Wir danken Dr. Richard Vriend, ehemals Mitarbeiter der Alberta Health Services am University of Alberta Hospital, und Steven Joy (1972-2019), ebenfalls ehemaliger Mitarbeiter der Alberta Health Services am University of Alberta Hospital, für ihre Expertise und großzügige Unterstützung. Wir widmen diese Arbeit dem Andenken an Mr. Joy, einen leitenden Technologen und Experten für ultrastrukturelle Untersuchungen, der vor einigen Jahren tragisch und vorzeitig verstorben ist. Herr Joy war eine Säule für die meisten elektronenmikroskopischen Studien in Alberta, Kanada. Unsere Gedanken und Gebete sind für ihn und seine Familie. Wir sind auch Frau Lesley Burnet für ihre Hilfe und ihren Rat zu Dank verpflichtet. Die Forschung von Dr. C. Sergi wurde durch die Großzügigkeit des Children's Hospital of Eastern Ontario, Ottawa, Ontario, und der Stollery Children's Hospital Foundation sowie der Unterstützer des Lois Hole Hospital for Women durch das Women and Children's Health Research Institute (WCHRI, Grant ID #: 2096), der Natural Science Foundation der Provinz Hubei für die Hubei University of Technology (100-Talent-Stipendium für das Rekrutierungsprogramm ausländischer Experten) finanziert. Gesamtfinanzierung: Digitale PCR und NGS-basierte Diagnostik für Infektion und Onkologie, 2017-2022), Österreichische Krebshilfe Tirol (Krebsgesellschaft Tirol, 2007 und 2009 - "DMBTI und cholangiozelluläre Karzinome" und "Hsp70 und HSPBP1 bei Karzinomen der Bauchspeicheldrüse"), Österreichischer Forschungsfonds (FWF, Grant ID L313-B13), Kanadische Stiftung für Frauengesundheit ("Early Fetal Heart-RES0000928"), Cancer Research Society (Genexpression des von-Willebrand-Faktors in Krebszellen), Canadian Institutes of Health Research (Omega-3-Fettsäuren zur Behandlung von Darmversagens-assoziierten Lebererkrankungen: Eine translationale Forschungsstudie, 2011-2014, CIHR 232514) und das Saudi Cultural Bureau, Ottawa, Kanada. Die Geldgeber spielten keine Rolle beim Studiendesign, der Datenerhebung und -analyse, der Entscheidung über die Veröffentlichung oder der Vorbereitung des Manuskripts.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Acetone, ACS Reagent | Electron Microscopy Sciences | 10014 | Reagent as established by the American Chemical Society (ACS Reagent). |
Automated tissue processor | Electron Microscopy Sciences | L12600 | LYNX II Automated Tissue Processor for Histology and Microscopy. |
Digital camera software | Gatan | L12600 | Digital Micrograph |
Spurr's resin | Electron Microscopy Sciences | 14300 | Embedding resin. It provides excellent penetration for embedding tissues and rapid infiltration. The blocks have excellent trimming and sectioning qualities, while thin sections reveal tough qualities under the electron beam. |
Ethyl Alcohol | Electron Microscopy Sciences | 15058 | 100% Ethyl alcohol with molecular sieve, 50% and 70%. |
Glutaraldehyde, 25% EM Grade Aqueous in Serum Vial | Electron Microscopy Sciences | 16214 | 2.5% gluteraldehyde in 0.1 M cacodylate buffer, pH 7.2-7.4 made from 25% gluteraldehyde, primary fixative for TEM tissue specimens. |
Osmium tetroxide | Electron Microscopy Sciences | 19110 | Second fixative during TEM tissue processing used as OsO4 in distilled water |
Polyethylene capsules | Electron Microscopy Sciences | 70021 | Flat Bottom Embedding Capsules, Size 00 |
Scintillator | Electron Microscopy Sciences | 82010 | Phillip Quad Detector |
Single Edge Razor Blade | Electron Microscopy Sciences | 71952-10 | Blade for Clean Rm., 10/Disp. . |
Sodium Cacodylate Buffer | Electron Microscopy Sciences | 11655 | Sodium Cacodylate Buffer, 0.4M, pH 7.2, prepared from Sodium Cacodylate Trihydrate |
Tannic Acid, Reagent, A.C.S., EM Grade | Electron Microscopy Sciences | 21700 | Reagent as established by the American Chemical Society (ACS Reagent). |
Transmission Electron Microscope (1) | Hitachi | Hitachi 7100 | We use it at the HV 75 setting |
Transmission Electron Microscope (2) | JEOL | JEM-1010 | We use it at the HV 38 setting |
Toluene | Electron Microscopy Sciences | 22030 | Reagent as established by the American Chemical Society (ACS Reagent) |
Ultracut microtome | Leica | 11865766 | Ultramicrotome |
Uranyl acetate | Electron Microscopy Sciences | 22400 | Uranyless, substitute for uranyl acetate |
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