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* 이 저자들은 동등하게 기여했습니다
소아의 소아 소원형 청색 세포 종양은 흥미롭고 도전적인 신생물 집합체입니다. 따라서 투과전자현미경(TEM)과 소아 종양에 대한 전문 지식은 외과 병리학에서 매우 중요할 수 있습니다. 여기에서는 소아기에 가장 흔한 고형 종양 중 하나인 신경모세포종을 진단하기 위한 TEM을 수행하는 프로토콜을 제시합니다.
소아 소원형 청색 세포 종양(PSRBCT)은 흥미롭고 도전적인 신생물 모음입니다. 작은 둥근 청색 세포 종양에 대한 광학 현미경은 작은 둥근 세포를 식별합니다. 그들은 일반적으로 hyperchromatic nucleus와 상대적으로 부족한 호염기성 세포질을 가지고 있습니다. 소아 소원형 청색 세포 종양에는 여러 개체가 포함됩니다. 일반적으로 윌름스 종양, 신경모세포종, 횡문근 육종, 유잉 육종, 망막모세포종, 림프종, 소세포 골육종 등이 있습니다. 면역조직화학을 사용하더라도 이러한 신생물의 감별 진단은 광학 현미경에서 논란의 여지가 있을 수 있습니다. 희미한 염색이나 모호한 배경은 병리학자가 적절한 진단 결정을 내리는 데 방해가 될 수 있습니다. 또한 분자 생물학은 이를 구별하기 어려운 압도적인 양의 데이터를 제공할 수 있으며 일부 전좌는 둘 이상의 범주에서 볼 수 있습니다. 따라서 투과 전자 현미경(TEM)은 매우 중요할 수 있습니다. 여기서 우리는 신경모세포종의 TEM 데이터에 대한 최신 프로토콜을 강조합니다. 신경분비 과립을 포함하는 세포질 돌기가 엉킨 종양 세포는 신경모세포종을 진단할 수 있습니다.
병리학자의 작업은 임상 진단과 연구 분야 모두에서 매우 어려울 수 있습니다. 18세기와 19세기에 광학 현미경의 진화는 주목할 만했습니다. 전자 현미경의 힘은 주로 빛의 1,2,3보다 짧은 전자의 파장에 의존합니다. 다클론 및 단클론 항체의 출현과 면역조직화학에 적용되기 전에 TEM은 작고 둥근 청색 세포 종양을 진단하는 데 영향력 있는 역할을 했습니다.
지난 세기의 90년대를 시작으로 면역조직화학적 접근법은 진단4에서 형태학적 도구를 대체했습니다. 현재 작은 둥근 청색 세포 종양 그룹 4,6,7,8의 항원으로 향하는 수천 개의 새로운 다클론 및 단클론 항체가 있습니다. 20세기의 마지막 10년과 21세기 초반의 첫 10년 동안, 게놈 프로브에서 차세대 염기서열분석에 이르기까지 형광 제자리 교잡법을 포함한 분자생물학은 여러 실험실에서 면역조직화학의 중요한 응용 역할을 대체한 것으로 보입니다4. 미국 식품의약국(FDA), 캐나다 식품검사청(CFIA), 환경보호국(EPA) 또는 기타 국가의 유사한 정부 기관이 분자생물학 프로토콜9을 항상 승인하는 것은 아니다. 치료 목적으로 사용될 수 있는 병리학 보고서에 삽입하는 것은 매우 어려운 많은 정보인 것으로 보이며, 충분한 자금이 지원되고 운영되는 실험실 정보 시스템의 oculate 선택은 매우 중요합니다10. 한편, 면역조직화학(immunohistochemistry)은 상피 종양이 중간엽 마커(mesenchymal marker)를 나타내고 그 반대의 경우도 마찬가지인 등 수많은 함정을 밝혀냈습니다11. 상피-중간엽 전이는 병리학 그룹12,13의 일부 경계를 혼동했습니다. 지난 몇 년 동안 전자 현미경이 전 세계 여러 실험실에서 번창했다는 것이 분명해졌습니다14. 특히, 조직 표본의 처리 시간은 단클론 또는 다클론 항체로 염색에 접근하는 여러 프로토콜을 사용하여 몇 주에서 단 3일 또는 그 이하로 단축되었습니다 4,10.
또한 전자 현미경에 연결된 전자 카메라를 적용하면 병리학자에게 다양한 운영 체제에서 다용도로 사용할 수 있는 빠른 이미지를 제공하는 데 도움이 되었습니다. 마지막으로, 일부 항체는 항원 채취 후에도 괴사 또는 자가포식/허혈 관련 변화의 일부 영역에서 밝혀지기 어렵습니다. 동시에 안전한 손에 전자 현미경을 투여하면 알려지지 않은 병리학적 종양을 올바르게 분류할 수 있는 우수한 결과와 힌트를 제공할 수 있습니다15.
소아 소원형 청색 세포 종양 그룹에는 주로 신경모세포종, 윌름스 종양 또는 신모세포종, 횡문근육 육종 및 유잉 육종 등 여러 종양이 포함됩니다. 소아 그룹과 관련된 작고 둥근 청색 세포 종양과 관련된 분자 생물학 데이터는 적용된 기술로 인해 압도적일 수 있습니다. 작고 둥근 파란색 세포는 일상적인 염색(헤마톡실린 및 에오신 염색)에서 크게 다르지 않을 수 있으며 일부 종양은 비정상적인 면역표현형 특징을 가질 수 있습니다. TEM의 발견 이후 분자 생물학의 발전은 엄청났습니다. 작고 둥근 청색 세포 종양 그룹에서 일부 신생물은 다른 종양보다 더 자주 발생할 수 있지만 고려해야 합니다. 유두 신세포암종(papillary renal cell carcinoma)은 본질적으로 작은 원형 청색 세포 종양이 아니며 대부분 유두를 특징으로 하지만, 몇 가지 보조 기술을 사용하여 잘 알려진 다른 작은 원형 청색 세포 종양(예: Wilms 종양)과 구별해야 할 수 있는 일부 원형 세포 영역을 보일 수 있습니다16. 궁극적으로, 후신기질 종양(metanephric stromal tumors)도 감별 진단(differential diagnosis)에 포함시켜야 할 수도 있다17. 횡문근종양(rhabdoid tumor)은 특히 악성 소아 종양으로, 신장 및 신장 외 아형(subtype18)에서 뚜렷이 구별된다.
신경모세포종은 유아기와 아동기에 가장 흔한 고형 악성 종양 중 하나입니다. 신경모세포종 세포(neuroblastoma cell)는 이 고형 종양의 악성 세포로, 원시 신경능선(primordial neural crest)의 유도체에서 은밀하게 발생합니다. 진단 및 감별 진단이 어려울 수 있습니다. 이곳의 자연 생물학은 지난 수십 년 동안 괄목할 만한 발전을 이뤘습니다. 전사 인자의 포크헤드 계열은 뚜렷한 "포크헤드" 영역(FOXO3/FKHRL1)을 특징으로 합니다. 이러한 전사 인자는 세포 사멸에 필요한 유전자의 발현을 통해 세포사멸(프로그래밍된 세포 사멸)을 유발하는 역할을 합니다. FOXO3/FKHRL1은 5-aza-2-deoxycytidine에 의해 활성화되고 침묵된 caspase-8을 유도하며, 이 복합체는 신경모세포종에서 중요한 역할을 합니다. 핵 FOXO3는 신경모세포종에서 불리한 임상 결과를 예측하고 종양 혈관 신생을 촉진합니다 7,19. 분자 병리학의 발전에도 불구하고 Shimada 분류는 모든 병리학자 및 소아 종양 전문의의 진료 표준으로 남아 있습니다. 유리한 조직학과 불리한 조직학을 구별하는 데 중요하다 20,21,22,23.
신경모세포종이 의심되는 종양의 전자 현미경을 위한 간단한 프로토콜을 개발하는 근거는 조직 표본의 초미세 구조 검사의 타당성 및 견고성과 관련이 있습니다. 면역조직화학을 사용하여 일반적으로 발생하는 문제에 의해 거의 변경되지 않습니다. 이 이론적 근거와 프로토콜은 소아 병리학 및 전자 현미경 검사에 대한 여러 교과서와 과학적 기여의 기초가 되었습니다 4,24,25. 이 프로토콜은 저자의 30년 간의 경험을 아우르며 개인적인 경험과 문헌 검토를 강조하면서 몇 가지 PSRBCT에 초점을 맞출 것입니다.
인간 참가자를 대상으로 한 연구에서 수행된 모든 절차는 기관 및/또는 국가 연구 위원회의 윤리 기준과 1964년 헬싱키 선언 및 그 이후의 수정 또는 이에 상응하는 윤리 기준을 따랐다. 전자 현미경 검사는 진단 목적으로 받은 샘플의 현미경 검사를 위한 정상적인 루틴의 일부이며 생명윤리위원회의 승인이 필요하지 않습니다. 이 연구는 후향적이며 샘플의 완전한 익명성을 존중합니다.
1. FFPE(포르말린 고정 및 파라핀 내장) 회수 및 글루타르알데히드 고정 조직 표본을 위한 TEM 프로토콜
2. 표본을 스캔하고 사진을 찍기 위한 TEM 프로토콜
신경모세포종의 독특한 TEM 특징이 여기에 표시됩니다. 여기에서는 신경모세포종의 독특한 TEM 특징을 설명하겠습니다.
신경모세포종은 유아기와 아동기에 가장 흔한 고형 악성 종양 중 하나입니다. 신경모세포종 세포(neuroblastoma cell)는 이 고형 종양의 악성 세포로, 원시 신경능선(primordial neural crest)의 유도체에서 은밀하게 발생합니다. 이 조직 형성은...
관련 프로토콜과 함께 이 서술적 검토에서 우리는 신경모세포종의 독특한 초구조적 특징을 강조했습니다. 결국, 우리는 전자 현미경이 "죽은" 기술이나 고대 기술과는 거리가 멀다고 제안하며, 단일 세포 오믹스 기술과 결합될 경우 새로운 역할의 발견을 가정합니다. 이 논문은 소아 병리학에서 전자 현미경의 고대 역할이 결코 오래되지 않았다는 점을 강조하고자 한다
제1저자는 다음 출판사로부터 로열티를 받는다: Springer (https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-662-59169-7; ISBN: 978-3-662-59169-7) 및 노바(https://novapublishers.com/shop/science-culture-and-politics-despair-and-hopes-in-the-time-of-a-pandemic/; ISBN: 978-1-53619-816-4). 모든 로열티는 소아과 자선 단체에 기부됩니다.
우리는 전 앨버타 대학교 병원의 앨버타 보건 서비스 직원인 Richard Vriend 박사와 전 앨버타 대학교 병원의 앨버타 보건 서비스 직원인 Steven Joy(1972-2019)의 전문성과 관대한 지원에 감사를 표했습니다. 우리는 몇 년 전 비극적이고 일찍 세상을 떠난 초미세 구조 조사 분야의 선임 기술자인 Joy 씨를 기리기 위해 이 작업을 바칩니다. Joy 씨는 캐나다 앨버타에서 대부분의 전자 현미경 연구의 기둥이었습니다. 그와 그의 가족을 위한 우리의 생각과 기도. 우리는 또한 그녀의 도움과 조언에 대해 Ms. Lesley Burnet에게 빚을 지고 있습니다. C. Sergi 박사의 연구는 온타리오주 오타와주 이스턴 온타리오 아동 병원과 Stollery 아동 병원 재단의 관대함, 여성 및 아동 건강 연구소(WCHRI, 보조금 ID #: 2096), 후베이성 자연 과학 재단을 통한 여성 로이스 홀 병원 후원자들의 후원으로 이루어졌습니다. 감염 및 종양학을 위한 디지털 PCR 및 NGS 기반 진단, 2017-2022), Österreichische Krebshilfe Tyrol (Krebsgesellschaft Tirol, Austrian Tyrolean Cancer Research Institute, 2007 및 2009 - "DMBTI 및 담관세포 암종" 및 "췌장 암종의 Hsp70 및 HSPBP1"), 오스트리아 연구 기금 (Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung, FWF, 보조금 ID L313-B13), 캐나다 여성 건강 재단 ("Early Fetal Heart-RES0000928"), 암 연구 학회(von Willebrand factor gene expression in cancer cells), 캐나다 보건 연구소(Canadian Institutes of Health Research, Omega-3 Fatty Acids for Treatment of Intestinal Failure Associated Liver Disease: A Translational Research Study, 2011-2014, CIHR 232514), 사우디 문화국(Saudi Cultural Bureau, Ottawa, Canada). 자금 제공자는 연구 설계, 데이터 수집 및 분석, 출판 결정 또는 원고 준비에 아무런 역할도 하지 않았습니다.
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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