免疫組織化学とデジタル画像解析に基づく子宮内膜免疫細胞の定量的検出のためのプラットフォーム
Summary
ここでは、着床期間中に反復流産した患者の子宮内膜免疫細胞を定量的に分析するために、デジタル免疫組織化学画像解析プラットフォームが開発され、検証されました。
Abstract
反復流産(RM)患者の子宮内膜免疫微小環境を評価するために、黄体中期の子宮内膜免疫細胞を定量的に分析するためのデジタル免疫組織化学画像解析プラットフォームが開発され、検証されました。すべての子宮内膜サンプルは、月経周期の黄体中期に収集されました。パラフィン包埋子宮内膜組織を厚さ4 μmのスライドに切片化し、CD56+ uNK細胞、Foxp3+ Treg、CD163+ M2マクロファージ、CD1a+ DC、CD8+ T細胞などの子宮内膜免疫細胞を検出するために免疫組織化学(IHC)染色を実施しました。パノラマスライドはデジタルスライドスキャナーでスキャンし、定量分析には市販の画像解析システムを使用しました。子宮内膜免疫細胞の割合は、子宮内膜細胞全体の免疫細胞数を割って算出しました。市販の画像解析システムを用いることで、従来の画像解析では解析が困難または不可能であった子宮内膜免疫細胞の定量的評価を簡便かつ正確に解析することが可能となりました。この方法論は、免疫細胞間の相互作用を含む子宮内膜微小環境、およびさまざまな生殖不全患者の不均一性を定量的に特徴付けるために適用できます。子宮内膜免疫細胞の定量的評価のためのプラットフォームは、RM患者の診断と治療にとって重要な臨床的意義を持つ可能性があります。
Introduction
不定育症(RM)とは、2回以上連続して妊娠ができない病気で、近年、臨床医から注目されている複雑な疾患です。出産可能年齢の女性におけるRMの発生率は1%〜5%です1。以前の研究の結果は、免疫因子がRM2,3,4,5の病因と密接に関連していることを示しています。母体と胎児の界面における免疫ホメオスタシスの維持は、胚の着床と発育に必要です。子宮内膜免疫細胞は、栄養膜浸潤の促進、螺旋動脈のリモデリング、胎盤の発達への寄与など、この恒常性を維持するためにいくつかの調節的役割を果たします6,7,8,9。
RMの女性における子宮内膜免疫細胞の異常は以前に報告されています。結果は、高密度の子宮ナチュラルキラー細胞(uNK)とRM10,11,12の発生との間に密接な関連があることを示しています。RMの女性の子宮内膜では、生児出産の女性と比較して、マクロファージの数の増加が報告されています13。制御性T細胞(Treg)は、胚に対する母体の免疫寛容に関与しており、RM患者の脱落膜ではそのレベルと機能が低下している14。細胞傷害性T細胞(CTL)と樹状細胞(DC)も妊娠の免疫調節に関与しています15,16。したがって、黄体期中期の局所子宮内膜免疫細胞の包括的な定量分析は、RMの病因をよりよく理解するのに役立ちます。子宮内膜免疫細胞の定量分析のためのいくつかの現在の方法は、複数のマーカーで免疫細胞を正確に標識できるフローサイトメトリーを使用しています17,18。しかし、フローサイトメトリーは新鮮な組織にしか実施できないため、臨床応用は限られています。新鮮な組織を得ることは、大量の過剰腫瘍が利用可能である場合にのみ実行可能ですが、子宮内膜ではまれに発生します。免疫組織化学は、組織の形態をその場でよく観察でき、さまざまな免疫細胞を標識することもできますが、従来の免疫組織化学的手法では免疫細胞の定量分析を行うことができません。
従来の免疫組織化学実験と比較して、子宮内膜内の免疫細胞の定量的免疫組織化学的分析は重要な臨床的意義を持っています。IHC強度スコアリングは、通常、病理学的診断および研究において4段階評価または強弱でランク付けされます19,20,21。しかし、この半定量的手法は主観的であり、非常に不正確であり、観察者内および観察者間の有意な変動性を示している22。考えられる解決策の1つは、デジタル画像解析23,24で貴重な機械学習の応用です。定量的な測定を行うことで、子宮組織内の免疫細胞の浸潤、分布、密度をより正確に評価することができます。この定量的情報は、月経周期中およびさまざまな病理学的状態における免疫細胞集団の動的変化を解明するのに役立ちます。全体として、免疫組織化学を通じて子宮内膜の免疫細胞を定量的に分析する能力は、子宮の免疫微小環境に関する貴重な洞察を提供します。
したがって、プロトコルは、デジタル免疫組織化学画像分析プラットフォームを開発および検証して、 RM患者の黄体中期にuNK細胞、Treg、マクロファージ、DC、細胞傷害性T細胞などの子宮内膜免疫細胞を定量的に分析します。
Protocol
Representative Results
Discussion
このプロトコルは、RM患者の子宮内膜免疫細胞を定量的に分析するためのデジタル免疫組織化学画像解析プラットフォームを確立しました。ここでは、RM患者の子宮内膜免疫微小環境を評価するために、6つの子宮内膜免疫マーカーが検出されました。
黄体中期の受容性子宮内膜は、着床と妊娠を成功させるための鍵です27,28。?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者らは、この研究に同意し、サンプルを提供してくれたすべての女性に感謝しています。
Materials
| Automated coverslipper | Sakuraus | DRS-Prisma-P-JCS&Film-JC2 | |
| CD163 | GrowGn Biotechnology | NCL-L-CD163 | |
| CD1a | Gene Tech | GM357129 | |
| CD56 | Gene Tech | GT200529 | |
| CD8 | Novocastra | NCL-L-CD8-4B11 | |
| Dehydrator | Thermo Fisher | Excelsior ES | |
| Digital pathology and | Indica labs | HALO | |
| Foxp3 | YILIFANG biological | 14-477-82 | |
| IHC stainer | Leica | BOND III | |
| Image analysis platform | Indica labs | HALO | |
| Slide Scanner | Olympus life science | VS200 |
Riferimenti
- Practice Committee of the American Society for Reproductive. Evaluation and treatment of recurrent pregnancy loss: a committee opinion. Fertility and Sterility. 98 (5), 1103-1111 (2012).
- Dimitriadis, E., Menkhorst, E., Saito, S., Kutteh, W. H., Brosens, J. J. Recurrent pregnancy loss. Nature Reviews. Disease Primers. 6 (1), 98 (2020).
- Kavvadas, D., et al. Immunohistochemical Evaluation of CD3, CD4, CD8, and CD20 in Decidual and Trophoblastic Tissue Specimens of Patients with Recurrent Pregnancy Loss. 12 (2), 177-193 (2022).
- Arora, R., Rathee, A., Sachdeva, M., Agrawal, U. Unexplained repeated pregnancy loss and T helper cells. European Journal of Obstetrics, Gynecology, and Reproductive Biology. 254, 277-283 (2020).
- Du, M., et al. Elevated percentage of CD3(+)T cells and pregnancy outcome in women with recurrent pregnancy loss. Clinica Chimica Acta. 486, 341-346 (2018).
- Faas, M. M., de Vos, P. Uterine NK cells and macrophages in pregnancy. Placenta. 56, 44-52 (2017).
- Huppertz, B., Berghold, V. M., Kawaguchi, R., Gauster, M. A variety of opportunities for immune interactions during trophoblast development and invasion. American Journal of Reproductive Immunology. 67 (5), 349-357 (2012).
- Meyer, N., et al. Chymase-producing cells of the innate immune system are required for decidual vascular remodeling and fetal growth. Scientific Reports. 7, 45106 (2017).
- Smith, S. D., Dunk, C. E., Aplin, J. D., Harris, L. K., Jones, R. L. Evidence for immune cell involvement in decidual spiral arteriole remodeling in early human pregnancy. American Journal of Pathology. 174 (5), 1959-1971 (2009).
- Clifford, K., Flanagan, A. M., Regan, L. Endometrial CD56+ natural killer cells in women with recurrent miscarriage: a histomorphometric study. Human Reproduction. 14 (11), 2727-2730 (1999).
- Chen, X., et al. Measurement of uterine natural killer cell percentage in the periimplantation endometrium from fertile women and women with recurrent reproductive failure: establishment of a reference range. American Journal of Obstetrics and Gynecology. 217 (6), 680 e1-680 e6 (2017).
- Tuckerman, E., Mariee, N., Prakash, A., Li, T. C., Laird, S. Uterine natural killer cells in peri-implantation endometrium from women with repeated implantation failure after IVF. Journal of Reproductive Immunology. 87 (1-2), 60-66 (2010).
- Laird, S. M., et al. A review of immune cells and molecules in women with recurrent miscarriage. Human Reproduction Update. 9 (2), 163-174 (2003).
- Keller, C. C., Eikmans, M., van der Hoorn, M. P., Lashley, L. Recurrent miscarriages and the association with regulatory T cells; A systematic review. Journal of Reproductive Immunology. 139, 103105 (2020).
- Vallvé-Juanico, J., Houshdaran, S., Giudice, L. C. The endometrial immune environment of women with endometriosis. Human Reproduction Update. 25 (5), 564-591 (2019).
- Yang, F., Zheng, Q., Jin, L. Dynamic Function and Composition Changes of Immune Cells During Normal and Pathological Pregnancy at the Maternal-Fetal Interface. Frontiers in Immunology. 10, 2317 (2019).
- Hey-Cunningham, A. J., et al. Comprehensive analysis utilizing flow cytometry and immunohistochemistry reveals inflammatory changes in local endometrial and systemic dendritic cell populations in endometriosis. Human Reproduction. 36 (2), 415-428 (2021).
- Zhong, Q., et al. Patterns of Immune Infiltration in Endometriosis and Their Relationship to r-AFS Stages. Frontiers in Genetics. 12, 631715 (2021).
- Attems, J., et al. Neuropathological consensus criteria for the evaluation of Lewy pathology in post-mortem brains: a multi-centre study. Acta Neuropathologic. 141 (2), 159-172 (2021).
- Kovacs, G. G., et al. Multisite Assessment of Aging-Related Tau Astrogliopathy (ARTAG). Journal of Neuropathology and Experimental Neurology. 76 (7), 605-619 (2017).
- Modis, L. V., et al. Extracellular matrix changes in corneal opacification vary depending on etiology. Molecular Vision. 27, 26-36 (2021).
- Walker, R. A. Quantification of immunohistochemistry–issues concerning methods, utility and semiquantitative assessment I. Histopathology. 49 (4), 406-410 (2006).
- Jensen, K., Krusenstjerna-Hafstrom, R., Lohse, J., Petersen, K. H., Derand, H. A novel quantitative immunohistochemistry method for precise protein measurements directly in formalin-fixed, paraffin-embedded specimens: analytical performance measuring HER2. Modern Pathology. 30 (2), 180-193 (2017).
- Moreno-Ruiz, P., Wik Leiss, L., Mezheyeuski, A., Ehnman, M. Double Immunohistochemistry and Digital Image Analysis. Methods in Molecular Biology. 1913, 3-11 (2019).
- Li, D., Zheng, L., Zhao, D., Xu, Y., Wang, Y. The Role of Immune Cells in Recurrent Spontaneous Abortion. Reproductive Sciences. 28 (12), 3303-3315 (2021).
- Diao, L., et al. New endometrial immune cell-based score (EI-score) for the prediction of implantation success for patients undergoing IVF/ICSI. Placenta. 99, 180-188 (2020).
- Hewitt, S. C., Korach, K. S. Cell biology. A hand to support the implantation window. Science. 331 (6019), 863-864 (2011).
- Afshar, Y., Stanculescu, A., Miele, L., Fazleabas, A. T. The role of chorionic gonadotropin and Notch1 in implantation. Journal of Assisted Reproduction and Genetics. 24 (7), 296-302 (2007).
- Tan, W. C. C., et al. Overview of multiplex immunohistochemistry/immunofluorescence techniques in the era of cancer immunotherapy. Cancer Communication (London,England). 40 (4), 135-153 (2020).
- Algars, A., et al. Type and location of tumor-infiltrating macrophages and lymphatic vessels predict survival of colorectal cancer patients. International Journal of Cancer. 131 (4), 864-873 (2012).
- Carey, C. D., et al. Topological analysis reveals a PD-L1-associated microenvironmental niche for Reed-Sternberg cells in Hodgkin lymphoma. Blood. 130 (22), 2420-2430 (2017).
- Ascierto, M. L., et al. Transcriptional Mechanisms of Resistance to Anti-PD-1 Therapy. Clinical Cancer Research. 23 (12), 3168-3180 (2017).
- O’Rourke, D. M., et al. A single dose of peripherally infused EGFRvIII-directed CAR T cells mediates antigen loss and induces adaptive resistance in patients with recurrent glioblastoma. Science Translational Medicine. 9 (399), eaaa0984 (2017).
- Canesin, G., et al. Treatment with the WNT5A-mimicking peptide Foxy-5 effectively reduces the metastatic spread of WNT5A-low prostate cancer cells in an orthotopic mouse model. PLoS One. 12 (9), e0184418 (2017).
