特定とラベル

Scientific Reports volume 13、記事番号: 10808 (2023) この記事を引用

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ジストロフィー筋は、壊死/再生サイクル、炎症、および線維脂肪生成の発達によって特徴付けられます。 従来の組織学的染色は、このリモデリングの重要な地形学的データを提供しますが、密接に関連する病態生理学的状況を識別することに限定される場合があります。 彼らは、組織コンパートメントの構成要素の性質と空間分布に関連するマイクロアーキテクチャの変化について言及していません。 私たちは、シンクロトロン深紫外 (DUV) 放射線によって明らかにされるラベルフリーの組織自家蛍光が、ジストロフィー筋リモデリングをモニタリングするための追加ツールとして機能するかどうかを調査しました。 特定の発光蛍光フィルターを備えた広視野顕微鏡と、高いスペクトル分解能によって定義された顕微分光法を使用して、健康な犬とジストロフィー犬の 2 つのグループ、つまりナイーブ（重篤な影響を受けた）動物と MuStem 細胞移植（臨床的に安定した）動物からのサンプルを分析しました。 多変量統計解析と機械学習アプローチにより、大腿二頭筋から発せられる 420 ～ 480 nm の自己蛍光が、健康な犬サンプル、ジストロフィー犬サンプル、移植された犬サンプルを効果的に識別できることが実証されました。 顕微分光法により、ジストロフィーの犬の筋肉は、健康な犬や移植された犬よりも、コラーゲン架橋とNADHによりそれぞれ高い自家蛍光と低い自家蛍光を示し、細胞移植の影響を評価するためのバイオマーカーを定義することが示された。 私たちの発見は、DUV 照射が、少量の組織を使用してジストロフィー筋の組織病理学的状態を評価する高感度でラベルフリーの方法であり、再生医療への応用の可能性があることを示しています。

筋ジストロフィー (MD) は、骨格筋が関与する 50 以上の神経筋疾患の遺伝的に不均一なグループです。 それらはすべて、進行性の筋力低下と消耗という共通点を持っていますが、臨床症状と症状の重症度は異なります1、2。 これらは、局所的または全身的な筋線維変性を特徴とします1。 デュシェンヌ型筋ジストロフィー（DMD）は最も一般的な MD であり、男性新生児 3,500 ～ 5,500 人に 1 人が罹患します3。 この X 連鎖劣性致死性筋疾患は、ジストロフィン遺伝子の変異によって引き起こされ、筋線維の完全性を維持するために不可欠な機能タンパク質の欠如につながります。 これは、線維組成の変化、線維サイズの変化の増加、中心核形成、炎症、および筋線維の線維組織および脂肪組織による置換を特徴とする組織恒常性の深刻な破壊をもたらします5、6。

ジストロフィー性骨格筋の広範な変化の組織学的特徴付けは、疾患の病態生理学に関する重要な情報を提供し、新しい治療戦略の効果を評価するために使用される重要なツールです7。 線維の数、フェレットの直径、線維の種類の組成、中心核形成線維の割合、線維化と脂肪の割合などの標準的な定量可能な組織パラメーターは、ヘマトキシリン・エオシンなどの古典的なトポグラフィー染色技術を使用して染色された骨格筋の断面で測定されます。 -サフラン（HES）、ピクロシリウスレッド、ゴモリトリクローム、および/または特異的免疫標識8。 ただし、結合組織リモデリングの評価は、より困難な場合があります。機械的機能において重要であることが示されている細胞外マトリックス内のコラーゲン配置を統合せずに、占有表面積を厳密に考慮すると、筋内膜線維症を正確に定量化することが困難になる可能性があります9。 したがって、病気の進行を細かく評価するには十分な識別基準ではない可能性があります。 治療戦略の有効性を評価する方法も同様に不足しています10。 最近の証拠は、コラーゲンネットワーク組織、特にコラーゲン架橋がDMD11、12、13の潜在的なバイオマーカーを構成することを示唆しています。 機能レベルでは、コラーゲン架橋は筋肉の硬さにおいて重要な役割を果たしており 14,15、ヘロヴィシ 13 およびピクロシリウス レッドで染色した組織切片において、偏光顕微鏡 12 および第二高調波発生 (SHG) イメージング 12 を使用して分析されています。 私たちは最近、除去された組織の SHG イメージングが、DMD16 における心線維症の 3D 特徴付けのための強力なラベルフリーのアプローチであることを示しました。 さらに、シンクロトロン遠紫外（DUV）顕微鏡に反応した生体高分子の自己蛍光は、さまざまな動物組織の超微細構造の特徴付け17、18、19、および筋線維のタイプと代謝状態のモニタリングに有用なマーカーを構成する可能性があります20、21。