ナノ病理学のための化学的固定化プロセスによる細胞のナノアーキテクチャの保存

Preservation of cellular nano-architecture by the process of chemical fixation for nanopathology.

• Xiang Zhou
• Scott Gladstein
• Luay M Almassalha
• Yue Li
• Adam Eshein
• Lusik Cherkezyan
• Parvathi Viswanathan
• Hariharan Subramanian
• Igal Szleifer
• Vadim Backman

抄録

クロマチン組織の変化は、発がんの最も普遍的なマーカーの一つである。ミクロスケールのクロマチン変化は、新生物の病理組織学的診断の主役となっており、ナノスケールの変化は、がんの予後予測と前駆的変化の検出のための有望なマーカーとして浮上してきている。これらの変化を検出するために多くの方法が開発されてきたが、サンプル調製のためのほとんどの方法は、従来の顕微鏡を使用して検証されたままであり、ナノスケールの感度の高いイメージング技術を使用して検討されていない。これらのナノスケールに敏感な技術が標準的なケアのスクリーニングツールになるためには、新しい組織学的プロトコルは、ナノスケールの情報を保持するために開発されなければなりません。部分波動分光法（PWS）顕微鏡は、最近、20〜200ナノメートルの間の長さスケールに敏感な新しいイメージング技術として登場しました。ラベルフリー、ハイスループット、非侵襲的なイメージング技術として、PWS 顕微法は、試料調製中の構造情報を定量化するための理想的なツールである。そのため、本研究では、細胞学的調製がクロマチンのナノスケールの変化に及ぼす影響を、2つの生細胞モデルを用いて系統的に評価するためにPWS顕微鏡を用いた。特筆すべきことは、臨床的に関連するナノスケールの違いを維持するために、既存の細胞学的製剤を変更できることを示し、ナノ病理学の新たな分野への道を開くことです。

Transformation in chromatin organization is one of the most universal markers of carcinogenesis. Microscale chromatin alterations have been a staple of histopathological diagnosis of neoplasia, and nanoscale alterations have emerged as a promising marker for cancer prognostication and the detection of predysplastic changes. While numerous methods have been developed to detect these alterations, most methods for sample preparation remain largely validated via conventional microscopy and have not been examined with nanoscale sensitive imaging techniques. For these nanoscale sensitive techniques to become standard of care screening tools, new histological protocols must be developed that preserve nanoscale information. Partial Wave Spectroscopic (PWS) microscopy has recently emerged as a novel imaging technique sensitive to length scales ranging between 20 and 200 nanometers. As a label-free, high-throughput, and non-invasive imaging technique, PWS microscopy is an ideal tool to quantify structural information during sample preparation. Therefore, in this work we applied PWS microscopy to systematically evaluate the effects of cytological preparation on the nanoscales changes of chromatin using two live cell models: a drug-based model of Hela cells differentially treated with daunorubicin and a cell line comparison model of two cells lines with inherently distinct chromatin organizations. Notably, we show that existing cytological preparation can be modified in order to maintain clinically relevant nanoscopic differences, paving the way for the emerging field of nanopathology.