Kolmen histoskannerin vertailu multiplex-immunohistofluoresenssianalyysissa

Abstract

Histologia, mukaan lukien immunohistokemia- ja fluoresenssivärjäykset, ovat tärkeitä muun muassa syövän tutkimuksen kannalta. Useita fluoresenssimarkkereita sisältävillä multiplex-värjäyksillä voidaan tunnistaa ja spatiaalisesti tarkastella syöpäkudoksen sisältämiä, ennusteeseen olennaisesti vaikuttavia solutyyppejä sekä eri markkereiden kolokalisaatiota. Histopatologia on nykyään enenevissä määrin digitaalista. Tämä mahdollistaa konsultoinnin ja yhteistyön pitkienkin matkojen päästä, samoin kuin näytelasien säilyttämisen virtuaalisina. Virtuaalinen näytelasi syntyy, kun kudosnäyte käsittelyn ja värjäyksen jälkeen skannataan koko lasin skannerilla eli histoskannerilla, joka koostuu pääpiirteissään robotisoidusta mikroskoopista ja korkearesoluutioisesta kamerasta.

Opinnäytetyö tehtiin Helsingin yliopiston alaisen Suomen molekyylilääketieteen instituutin (FIMM) digitaalisen mikroskopian ja molekyylipatologian yksikölle. Työn tavoitteena oli vertailla yksikön käyttämiä kolmea histoskanneria multiplex-immunohistofluoresenssivärjättyjen näytelasien skannauksessa. Vertailua varten värjättiin viisi eri kudosnäytettä neljän kierroksen multiplex-immunohistofluoresenssivärjäyksellä ja skannattiin ne joka kierroksen jälkeen kaikilla kolmella vertailtavalla histoskannerilla. Skannatuista kuvista valittiin kiinnostavat alueet, joita haluttiin tarkastella. Nämä käsiteltiin Ilastik-ohjelmalla, joka käyttää ohjattua koneoppimista erottaakseen kuvista kudoksen, punasolut ja tyhjän alueen. Lopulta kuvat analysoitiin CellProfilerilla, joka laskee muun muassa kudoksen sisältämien solujen määrän ja eri markkereiden intensiteetin, ja vertailtiin sitten eri skannereiden kuvista saatuja tuloksia keskenään.

Tarkoituksena oli saada uutta tietoa histoskannereiden toiminnasta ja niiden vertailtavuudesta. On tärkeää, että skannereiden tuottamat kuvat ovat analyysikelpoisia ja tuottavat virtuaalinäytelaseja, jotka eivät suuresti poikkea toisistaan riippumatta siitä, mitä histoskanneria käytetään. Sekä kliinisessä käytössä että tutkimusympäristössä virtuaalinäytelasien laatu ja tulkittavuus voi vaikuttaa ihmisten terveyteen.

Tuloksia tarkastellessa voidaan todeta skannereiden tuottavan samansuuntaisia, mutta jonkin verran toisistaan poikkeavia tuloksia. Yksi skanneri kolmesta erottui joukosta, sillä CellProfiler havaitsi sen tuottamista kuvista suuremmat määrät soluja kuin kahden muun skannerin kuvista. Vaikka solumäärät olisivat paljaalla silmällä katsoessa samanlaiset eri skannereiden kuvissa, vaikuttaa esimerkiksi valotus suuresti tekoälyn suorittamaan kuva-analyysiin.