脑组织样本采集与神经病理评估
建立晚期AD病例队列并确认神经病理诊断。
从Neurobiobank Munich获取脑组织,纳入登记为晚期AD(Braak IV/V/VI)且有DAB Aβ染色切片的病例,由至少两名神经病理学家进行评估。
Amyloid-β plaque diversity across brain regions in Alzheimer's disease and its relation to major clinicopathological traits
84例AD患者尸检脑组织多脑区免疫组化,结合随机森林分割、CNN六类分类及多因素统计关联验证。
84例晚期AD病例尸检脑组织 多达23个脑区(皮层、皮层下、海马、小脑) 4G8免疫组化Aβ染色切片 随机森林与卷积神经网络斑块分类模型
84例晚期AD病例,Braak IV/V/VI,Thal 3/4/5,CERAD B/C 每例多达23个脑区,共1179个标注区域,57,233个Aβ沉积物 4G8抗体1:5000,80%甲酸15 min,CC1缓冲液预处理 CNN训练集2135、验证集533、测试集471,测试召回81.5%、精确率82.4% 核心型斑块和CAA预测视觉复核:2955个核心型中68.7%重分类,2276个CAA中82.7%重分类
提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。
按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。
建立晚期AD病例队列并确认神经病理诊断。
从Neurobiobank Munich获取脑组织,纳入登记为晚期AD(Braak IV/V/VI)且有DAB Aβ染色切片的病例,由至少两名神经病理学家进行评估。
在标准化条件下获取Aβ沉积的数字化图像。
5 µm石蜡切片,80%甲酸15 min和CC1缓冲液预处理,4G8抗体1:5000孵育,ultraView Universal DAB检测,苏木素复染,Zeiss Axio Scan Z.1 20×扫描。
在标准化区域内识别并分割Aβ沉积物。
在QuPath中手动标注灰质区域,通过DeeperHistreg非刚性配准到Aβ和tau染色;tile分割为4096×4096像素;颜色去卷积提取DAB信号;ilastik随机森林像素分类器检测沉积物;阈值0.7分割;平滑、分水岭和对象检测提取个体沉积物。
建立能够区分六类Aβ沉积的卷积神经网络分类器。
基于Tang et al.模型架构增加卷积层,输入512×512像素灰度图像,分为核心型、弥漫浅淡型、弥漫致密型、致密型、CAA、小致密型六类;数据增强包括旋转、翻转、颜色抖动、平移、剪切和缩放;交叉熵损失优化。
比较不同脑区Aβ总负荷和各斑块类别比例。
Kruskal-Wallis检验和Dunn's post hoc分析比较脑区绝对沉积负荷和类别比例;40例完整子集重复分析;Pearson相关分析脑区间斑块计数相关性。
评估不同斑块类别之间以及与内嗅皮层tau负荷的关联。
Pearson相关分析各斑块类别绝对和相对负荷之间及与内嗅皮层tau覆盖面积的相关性,校正脑区差异,FDR校正。
检验Aβ斑块类别与α-syn、TDP43共病理、性别、ApoE基因型、家族性突变、发病年龄、疾病持续时间和死亡年龄的关联。
多重线性回归模型,以各斑块类别绝对或相对负荷为因变量,各临床病理变量为自变量,校正年龄、性别、ApoE和脑区,FDR校正。
整合性别、ApoE4、发病年龄和疾病持续时间,识别各斑块类别的决定因素。
线性混合效应模型,以各斑块类别密度为因变量,脑区、性别、ApoE4状态、发病年龄和疾病持续时间为自变量,患者ID为随机效应。
按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。
| 实验环节 | 名称 | 品牌 | 货号 |
|---|---|---|---|
| Aβ免疫组化染色 | 4G8单克隆抗体 | BioLegend | 800701 |
| ultraView通用DAB检测试剂盒 | Roche | 760-500 | |
| Ventana抗体稀释缓冲液 | Roche | 251-018 | |
| Cell Conditioning (CC1) Tris缓冲液 | Roche | -- | |
| 苏木素和返蓝试剂 | Roche | -- | |
| tau免疫组化染色 | AT8单克隆抗体 | ThermoFisher | MN1020 |
| α-syn免疫组化染色 | 克隆42单克隆抗体 | BDTransduction | 610787 |
| DNA提取 | QIAmp DNA迷你试剂盒 | Qiagen | 51304 |
| 文库制备 | TruSeq无PCR基因组DNA文库制备试剂盒 | Illumina | FC-121-3003 |
| 图像扫描 | Zeiss Axio Scan Z.1扫描仪 | Zeiss | -- |
| 染色处理 | Ventana Bench-Mark Ultra系统 | Roche | -- |
汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。
| 环节 | 核对要点 |
|---|---|
| AD病例队列与样本纳入 | 样本来源为Neurobiobank Munich;纳入标准为Braak IV/V/VI且存在DAB Aβ染色;共84例,女性46例、男性38例;发病年龄61.6±12.2岁,死亡年龄73.9±11.4岁。 阅读提示:Materials and methods中Human cohort and neuropathological assessment小节及Table 1。 |
| Aβ免疫组化染色与图像扫描 | 切片厚度5 µm;80%甲酸预处理15 min;4G8抗体稀释1:5000;ultraView Universal DAB检测;Zeiss Axio Scan Z.1 20×扫描。 阅读提示:Materials and methods中Human cohort and neuropathological assessment小节。 |
| 脑区标注与沉积物分割阈值 | 皮层区域约1 mm²、非皮层区域约0.7 mm²;tile 4096×4096像素;随机森林分类器阈值0.7;排除<100 µm²的沉积物;>3865 µm²的沉积物进行分水岭处理。 阅读提示:Materials and methods中Image analysis and deposit detection小节及Fig. 1c、Table S1。 |
| CNN分类模型训练与测试 | 训练集2135、验证集533、测试集471;batch size 24,56 epochs,learning rate 0.0001;3139个手动分类沉积物来自52例患者;测试集召回81.5%、精确率82.4%。 阅读提示:Materials and methods中Aβ deposit classification小节、Table 3及Fig. 2b。 |
| 统计分析与多重检验校正 | Kruskal-Wallis和Dunn's post hoc分析;Pearson相关;多重线性回归校正变量包括年龄、性别、ApoE和脑区;FDR Benjamini-Hochberg校正;显著性水平p<0.05。 阅读提示:Materials and methods中Statistical analysis小节;各Results小节对应的Fig. 3–8图注。 |
| 多因素整合模型 | 线性混合效应模型公式:Deposit class ~ C(region) + C(sex) + C(ApoE4) + age at onset + disease duration + (1|patient ID);461个观测值/斑块类别来自64例患者;FDR校正。 阅读提示:Materials and methods中Statistical analysis小节末段及Fig. 8图注。 |