拼接、切片和Z-Stack函数是Düsseldorf大学医院获得BZ荧光显微镜的决定性依据
- 诺伯特·盖特曼教授
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大学癌症中心(UTZ)总经理
血液科、肿瘤科和临床免疫科高级医师
Düsseldorf大学医院Norbert Gattermann教授是大学癌症中心(UTZ)的常务董事，网址是Düsseldorf。他的研究集中于骨髓恶性疾病，主要是前白血病，也被称为骨髓增生异常综合征(MDS)。由于骨髓中某种形式的MDS以红细胞(成熟的红细胞祖细胞)的线粒体中明显的铁超载为特征，他还对与铁代谢相关的具体问题感兴趣。
30多年来，Düsseldorf大学医院一直以研究MDS而闻名。它是一个大型MDS登记处的所在地，重点是对疾病过程进行仔细的长期记录，并为这些疾病的流行病学、诊断和风险评估研究提供了极好的基础。Norbert Gattermann和他的同事多年来收集了大量的骨髓和血液样本，并将其存储在MDS注册中心的生物材料数据库中，现在这些样本可以用于分子生物学分析。
组织微阵列骨髓穿刺活检和3D细胞培养是显微镜学的一个特殊挑战
医学博士工作组由2名硕士生、1名医学科学家和1名生物技术助理(BTA)组成。
盖特曼说:“BZ荧光显微镜给我们留下深刻印象，不仅是因为它的价值，还因为它可以扩展成不同的模块。我们是一个很小的工作小组，我们非常感谢能够从一个基金会得到资金来购买它。渐渐地，我们将能够集成新的模块。”
血液肿瘤学小组的成员在三个病灶的细胞水平上进行研究，所以一个直立的荧光显微镜已经是他们标准设备的一部分，他们成功地用多达7种荧光染料进行了猫眼石多重免疫组化分析。但该显微镜并不能完全满足他们的要求，这是获得BZ荧光显微镜的关键论点之一。
该研究小组工作的一个独特成果是专门开发的MDS骨髓穿刺活检的组织微阵列(TMAs)，它包含了AML(急性髓系白血病)患者和正常对照者的活检，用于直接比较。当评估TMA的免疫组化研究时，BZ荧光显微镜的一个主要优点是可以在一张图像中同时捕获TMA上的一个甚至多个样本。
“为了能够在图像中显示2毫米的核心，拼接功能对我们来说尤为重要，”Gattermann解释说。
拼接对于评估骨髓祖细胞的体外培养也很有用，例如，我们研究成红细胞的线粒体作为目标结构。对于这种类型的制备，BZ荧光显微镜的一个主要优势当然是显微镜的倒置光束路径，这使得细胞培养的定位和评价很容易。Simon Brille (BTA)补充说:“显微镜和软件使用起来非常直观。分析软件为我们提供了各种快速、轻松地处理图像的方法。”
1.铁母细胞性贫血的病理生理学
铁母细胞性贫血是MDS的一种特殊形式，它涉及红细胞生成祖细胞线粒体中大量铁超载。尽管这种疾病早在20世纪50年代就已为人所知，但其机理仍不清楚。几年前，SF3B1基因的剪接突变被发现存在于75-80%的铁细胞性贫血患者中。这意味着，尽管线粒体吸收铁，铁螯合酶并没有像它应该的那样有效地将铁结合到原卟啉中，铁在线粒体基质中积累。结果，血红素的合成太少了。没有血红素，细胞发出铁仍然缺失的信号，导致线粒体进一步被铁淹没。过量的铁会氧化并破坏线粒体。
改善我们对线粒体膜相互作用的理解
Gattermann和他的同事们正在研究线粒体内膜和基质中的蛋白质相互作用，以找出铁和卟啉不能正确结合的原因。他们使用BZ荧光显微镜观察膜复合物的结构异常，通过接近连接试验(PLA)将蛋白质-蛋白质相互作用可视化为荧光信号。切片函数产生清晰的图像，没有荧光模糊。只有来自聚焦平面的信号被提取出来并用于创建一个完全聚焦的图像。研究的蛋白质相互作用涉及铁螯合酶及其在“线粒体血红素代谢复合物”中的相互作用，其中一些只是暂时的。
“在波恩参观一个工作小组时，我们偶然发现了BZ荧光显微镜的展示，并立即被这个紧凑的设备所提供的一切吸引!”科学家Fatemeh Majidi回忆道。
2.骨髓增生异常综合征在3D细胞培养中的病理生理学
为了真实地表现和理解骨髓祖细胞的行为，Gattermann和他的工作小组目前正在他的实验室中建立3D细胞培养技术。以前，通常采用二维集落形成试验，这种方法是造血祖细胞在半固态培养基中形成集落，并可在这种状态下进行研究。3D细胞培养进一步增加了对显微镜的要求，这正是BZ荧光显微镜的拼接、切片和Z-stack功能真正显示其价值的地方。这些功能是获得BZ荧光显微镜的决定性依据。Gattermann和他的同事正在为免疫组化、核染色和3D细胞培养中检测DNA-RNA杂交结构的应用开辟全新的可视化方法。
3.药物开发:泛素化抑制剂
一种泛素化抑制剂，其效果尚未充分探索，目前正在进行临床试验。Gattermann的工作小组也在研究这种新药如何影响造血祖细胞及其分化。其中，表皮生长因子受体(EGFR)的邻近连接试验(PLA)检测细胞表面受体的同二聚化，这导致细胞内部的受体磷酸化，因此在细胞增殖方面有信号传导作用。在接受Gattermann教授的采访时，由于初步结果仍在发表的过程中，因此还不可能提供更精确的信息。
BZ荧光显微镜的收购是Norbert Gattermann工作小组向前迈出的重要一步。Düsseldorf大学的转化项目将确保其他研究人员可以使用BZ荧光显微镜。
