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背景 组织芯片(tissuechip)又称组织微阵列(tissuemicroarrays,TMA),是将数十至上千个小组织整齐地排放在一张载玻片上而制成的组织切片。1998年,Kononen等首次提出了组织芯片的概念,并制作了乳腺癌的组织微阵列,应用荧光原位杂交、免疫组织化学和mRNA原位杂交技术研究了6种基因及其表达产物的表达状态,不但发现这些指标与乳腺癌的预后密切相关,而且与大组织的检测结果完全一致。组织芯片的诞生为医学病理学提供了一种高通量、大样本以及快速的分子水平的分析工具。此以后,组织芯片技术得到了迅速发展,国内外发表的组织芯片技术相关报道已有近千篇。然而,目前组织芯片应用主要局限在研究领域,而对组织芯片的潜在价值没有深入的认识。我们有必要对组织芯片进行系统的研究,挖掘组织芯片的潜在价值。
目的 1、验证组织芯片的有效性。
2、应用组织芯片对免疫组化进行质量控制。
3、应用组织芯片制作一种高效方便的免疫组化阳性对照片。
4、应用组织芯片技术制作乳腺癌C-erbB-2阳性对照片,促进C-erbB-2免疫组化染色的标准化。
5、应用组织芯片技术检测Claudin-1的表达是否与宫颈瘤变的进展相关,并探讨Claudin-1在宫颈病变中诊断价值。
6、应用组织芯片技术制作教学用病理学缩微图谱。
材料和方法 1、选择北京友谊医院病理科70例乳腺癌病例,制成组织芯直径为2mm的组织芯片,进行ER和PR免疫组织化学染色,同时与普通切片的免疫组化染色结果相对比,并进行统计学分析。
2、根据所测试抗体的不同,选用北京友谊医院病理科23例中性福尔马林固定、石蜡包埋的组织标本(包括正常及病变的组织)。用组织芯片制作仪挖取直径为2mm组织芯,构建3个组织芯片蜡块,分别用来测试CD20、EMA和PR。然后进行常规切片,烤片后将组织芯片分发给参加免疫组化质控的单位。各单位按自己实验室平日的实际情况进行免疫组化染色。
3、选择北京友谊医院病理科60例不同病变不同抗体染色的免疫组化阳性片和相应的组织蜡块,使用组织芯片制备仪制成组织芯片蜡块,经过连续切片,共获得150张组织芯片,每张组织芯片包含77个组织芯点位,每个组织点的直径为0.6mm,芯片中组织所占面积为0.8cm×0.5cm2。每张芯片至少包含了50种常见的抗原。然后将常规工作中测试片裱贴在同一张芯片组织的旁边,同时进行免疫组化染色。
4、选择北京友谊医院病理科79例乳腺癌病例,制成组织芯片,进行C-erbB-2免疫组织化学染色。然后,根据FDA推荐的Her-2染色强度分级标准,筛选出11例不同阳性程度和阴性的组织,再次制成组织芯片,作为常规免疫组化工作中乳腺癌C-erbB-2的阳性对照片,并作为测试片的C-erbB-2染色的强度判断标准。在常规工作中,测试片裱贴在同一张芯片组织旁边,同时进行免疫组织化学染色。
5、选择北京友谊医院病理科105例宫颈组织,包括正常宫颈鳞状上皮16例,成熟性化生或炎性修复的鳞状上皮21例,低级别鳞状上皮病变(LSIL)21例,高级别鳞状上皮病变(HSIL)27例,侵袭性鳞状细胞癌(ISCC)20例,其中77例制成组织芯片,28例使用普通切片,然后采用免疫组织化学染色方法检测Claudin-1的表达。
6、选择北京友谊医院病理科52例包含不同基本病理变化的组织蜡块,使用组织芯片制备仪制成一个包含60个点位的组织芯片蜡块,每个组织芯的直径为2mm。经过连续切片,共获得80张组织芯片,然后进行H-E2染色,制成教学用基本病理变化缩微图谱。
结果 1、组织芯片与普通切片的ER、PR染色积分(0-7分)显著相关,ER、PR的表达(阳性/阴性)一致率分别达96.97%、93.93%。比较组织芯片与普通切片的ER、PR表达,两者之间无统计学差异(P>0.05),即组织芯片的结果与普通切片的结果是一致的。
2、经免疫组化染色后,53家单位寄回组织芯片157张。载玻片上的组织芯排列整齐,无移位脱失现象。镜下观察,所取组织芯均为有效组织,可完全代表其原组织。经过免疫组化研究中心5位评委对参加者测试片进行集体评审,免疫组化染色总体优良率70.7%。
3、常见的数10种抗体染色,总能在芯片中出现至少1个阳性点位,其余点位则成为了阴性对照。旁边的测试组织是否阳性有了明确的对照。
4、在35例乳腺癌的C-erbB-2染色中,阳性对照芯片内的不同阳性程度的乳腺癌细胞的胞膜着色清楚,为测试组织提供了明确的阳性对照。与无阳性对照相比,通过参考阳性对照片的染色情况,测试片染色结果的判读一致性提高。
5、组织芯片的代表性良好。正常宫颈鳞状上皮仅在棘细胞层弱阳性表达Claudin-1,而成熟性化生或炎性修复的鳞状上皮、LSIL、HSIL和ISCC均过度表达Claudin-1。Claudin-1的表达在正常鳞状上皮与后四者之间有统计学差异(P<0.05),然而,在成熟性化生或炎性修复的鳞状上皮组与LSIL、HSIL和ISCC三组之间均无统计学差异(P>0.0083)。
6、每张芯片中均包含58个组织芯,排列整齐。镜下观察,组织染色清晰,定位良好。
结论 1、采用规范的组织芯片制作程序,2mm直径的组织芯片在进行免疫组化染色时是能够代表普通切片的。该技术是一种可靠的、有代表性的或有效3的高通量组织分子分析工具。
2、在此次免疫组织化学染色测试中,组织芯片显示了其信息含量多、可比性强及省时省力等优点,使得大规模的免疫组化质量控制成为了可能并且变得简便易行。免疫组化染色的总体质量较好,但仍有1/3切片染色不佳,存在的主要问题是抗原修复不足,需要改进。
3、与传统的阳性对照片相比,组织芯片阳性对照片具有更高的效率,参考值更多,更科学,并且简便易行。
4、应用组织芯片技术制作乳腺癌C-erbB-2阳性对照片,确保了测试组织进行了正确的免疫组织化学染色程序,提高了C-erbB-2的染色的可靠性和阅片者之间的判读可重复性。
5、在检测宫颈组织Claudin-1表达中,组织芯片技术显示了高通量、可比性强及经济简便的特点。Claudin-1可作为宫颈鳞状上皮增生的一个标记物,但Claudin-1能否作为诊断宫颈鳞状上皮瘤变的一个标记物还需更多资料的证实。
6、与传统组织切片相比,组织芯片具有低消耗、高通量、可比性强、简便易行等特点,适用于对医学生和年轻病理医生进行教学和病理诊断水平测试。