新鮮な検体の腫瘍バイオマーカーを同定するための量子ドット標識抗体を用いた局所デュアルプローブ染色

Topical dual-probe staining using quantum dot-labeled antibodies for identifying tumor biomarkers in fresh specimens.

• Boyu Meng
• Margaret R Folaron
• Brook K Byrd
• Kimberley S Samkoe
• Rendall S Strawbridge
• Connor Barth
• Summer L Gibbs
• Scott C Davis

抄録

目的:

乳房温存手術を中心とした再切除率の低減を追求する上で、切除された標本の術中における腫瘍組織の迅速な同定は重要な焦点となっている。デュアルプローブ差分標本イメージング（DDSI）は、一対の蛍光標識された染色体の間の取り込み/クリアランス速度の差を利用して、関心のあるバイオマーカーを標的としたものと、標的としていないアイソタイプを標的としたものとで、標本の受容体特異的な画像を明らかにする新しいアプローチである。強化ラマン粒子または有機蛍光色素で標識された抗体を用いたこれまでの研究では、腫瘍と正常の診断性能が有望であることが示されている。しかし、量子ドット標識抗体複合体（QDAC）のユニークな特性は、共通の励起源から分光的に区別された蛍光発光を提供するため、このアプリケーションの理想的な候補となっている。ここでは、切除した異種移植片におけるQDACベースのDDSIの診断性能を評価する。

PURPOSE: Rapid, intra-operative identification of tumor tissue in the margins of excised specimens has become an important focus in the pursuit of reducing re-excision rates, especially for breast conserving surgery. Dual-probe difference specimen imaging (DDSI) is an emerging approach that uses the difference in uptake/clearance kinetics between a pair of fluorescently-labeled stains, one targeted to a biomarker-of-interest and the other an untargeted isotype, to reveal receptor-specific images of the specimen. Previous studies using antibodies labeled with either enhanced Raman particles or organic fluorophores have shown promising tumor vs. normal diagnostic performance. Yet, the unique properties of quantum dot-labeled antibody complexes (QDACs), which provide spectrally-distinct fluorescence emission from a common excitation source, make them ideal candidates for this application. Herein, we evaluate the diagnostic performance of QDAC-based DDSI in excised xenografts.

手続き:

正常組織とHER2の発現が亢進したヒト腫瘍異種移植片を切除した新鮮な標本を、HER2を標的としたQDACと標的としないQDACアイソタイプで染色した。染色された検体は、量子ドットシグネチャを分光的に分離できるカスタムハイパースペクトルイメージングシステムでイメージングされ、画像はDDSIアプローチを使用して処理されました。培養温度とプローブ濃度を変えた場合のこの技術の診断性能は、受信機操作者特性分析を用いて評価された。

PROCEDURES: Excised fresh specimens of normal tissue and human tumor xenografts with elevated expression of HER2 were stained with a HER2-targeted QDAC and an untargeted QDAC isotype. Stained specimens were imaged on a custom hyperspectral imaging system capable of spectrally separating the quantum dot signatures, and images processed using the DDSI approach. The diagnostic performance of this technique under different incubation temperatures and probe concentrations was evaluated using receiver-operator characteristic analysis.

結果:

HER2を標的としたQDAC-DDSIは、かなり高い診断性能でHER2(+)腫瘍を正常組織から区別することができましたが、この性能は染色手順中の温度に敏感でした。曲線下面積は室温で染色した場合は0.61であったが、37℃で染色した場合には0.81以上まで上昇した。診断性能は、染色濃度を上げても影響を受けませんでした。

RESULTS: HER2-targeted QDAC-DDSI was able to distinguish HER2(+) tumors from normal tissue with reasonably high diagnostic performance; however, this performance was sensitive to temperature during the staining procedure. Area under the curve values were 0.61 when staining at room temperature but increased to over 0.81 when staining at 37 °C. Diagnostic performance was not affected by increasing stain concentration.

結論:

本研究は、QDACsとハイパースペクトル画像を用いた検体のデュアルプローブ差分イメージングを報告した最初の研究である。我々の結果は、特定の条件下で有望な診断性能を示しており、この術中マージン評価技術の更なる最適化と評価を必要としている。

CONCLUSIONS: This study is the first to report dual-probe difference imaging of specimens using QDACs and hyperspectral imaging. Our results show promising diagnostic performance under certain conditions, and compel further optimization and evaluation of this intra-operative margin assessment technique.