組織病理学

組織病理学（ギリシャ語の 3 つの単語、ἱστός histos「組織」、πάθος pathos「苦しみ」、-λογία -logia「研究」の合成語）は、病気の症状を研究するために組織を顕微鏡で検査する学問です。具体的には、臨床医学において、組織病理学とは、病理学者が生検または手術標本を処理し、組織切片をスライドガラスに載せて検査することを指します。対照的に、細胞病理学では、遊離細胞または組織の微小断片（「細胞ブロック」）を検査します。

組織の組織病理学的検査は、手術、生検、または剖検から始まります。組織は体または植物から取り出され、多くの場合は新鮮な状態で専門家による解剖が行われた後、腐敗を防ぐために組織を安定させる固定液に入れられます。最も一般的な固定液は、10% 中性緩衝ホルマリン(リン酸緩衝生理食塩水などの中性緩衝水中の3.7% w/vホルムアルデヒドに相当) です。

次に、組織は化学固定または凍結切片を使用して 顕微鏡で観察できるように準備されます。

外科手術などで大きなサンプルが提供される場合、病理学者は組織サンプルを調べ、最も有用で正確な診断につながる可能性が高い部分を選択します。この部分は、一般にグロスアップまたはカットアップと呼ばれるプロセスで検査のために取り出されます。大きなサンプルは、解剖学的構造がカセット内で正しく配置されるようにカットされます。特定の標本（特に生検）は、カセット内で組織が正しい方向に配置されるように、寒天事前包埋を受けることができます。その後、ブロックに入れられ、診断用顕微鏡スライドに載せられます。その後、残りのほとんどのプロセスでは、プラスチック製のカセットに入れられます。^[要出典]

ホルマリンに加えて、他の化学固定剤も使用されてきました。しかし、これらの標本サンプルに対する免疫組織化学(IHC) 染色と診断分子病理学検査の出現により、ホルマリンはヒト診断組織病理学における標準的な化学固定剤となりました。非常に小さな標本の固定時間は短く、ヒト診断組織病理学には標準が存在します。

段階を追ってアルコール濃度を上げてサンプルから水分を除去します。^[1]最後の脱水段階ではアルコールの代わりにキシレンを使用します。これは、次の段階で使用するワックスがキシレンには溶けますがアルコールには溶けないため、ワックスが標本に浸透（浸潤）できるためです。^[1]このプロセスは通常自動化されており、一晩かけて行われます。ワックスが浸透した標本は、個別の標本包埋容器（通常は金属製）に移されます。最後に、溶融ワックスを容器内の標本の周囲に流し込み、冷却して固化させ、ワックスブロックに埋め込みます。^[1]このプロセスは、スライド用の 薄いミクロトーム切片を 取得するのに十分な強度があり、適切な方向の標本を提供するために必要です。

ワックス包埋ブロックが完成したら、そこから切片を切り出し、通常は切片を広げる水槽の表面に浮かべます。これは通常手作業で行われ、熟練した作業（組織検査技師）で、ラボのスタッフが標本ミクロトームワックスリボンのどの部分をスライドに置くかを選択します。通常、ブロック全体のさまざまなレベルから多数のスライドが準備されます。この後、薄切片を載せたスライドを染色し、保護カバースリップをその上に取り付けます。一般的な染色には通常、自動プロセスが使用されますが、めったに使用されない染色は手作業で行われることがよくあります。^[1]

リンパ腫の疑いがある場合の初期評価は、「タッチプレップ」を行うことです。これは、切除したリンパ組織にスライドガラスを軽く押し当て、続いて染色（通常はH&E 染色）して光学顕微鏡で評価するものです。組織学処理の 2 番目の方法は、凍結切片処理と呼ばれます。これは、訓練を受けた組織科学者によって実行される高度に技術的な科学的方法です。この方法では、クライオスタットと呼ばれる氷点下の冷却装置に取り付けられたミクロトームを使用して、組織を凍結して薄くスライスします。薄い凍結切片をスライドガラスに載せ、液体固定液ですぐに短時間固定し、従来のワックス包埋切片と同様の染色技術を使用して染色します。この方法の利点は、処理時間が速く、必要な機器が少なく、研究室での換気の必要性が少ないことです。欠点は、最終的なスライドの品質が低いことです。これは、手術中の病理学において、手術セッション中に手術の次のステップを選択するのに役立つ可能性のある決定を行うために使用されます (たとえば、手術中に腫瘍の切除マージンの明瞭さを予備的に決定するなど)。

これは、化学固定処理されたスライドまたは凍結切片スライドに対して行うことができます。顕微鏡で組織を見るために、切片は 1 つ以上の色素で染色されます。染色の目的は細胞成分を明らかにすることです。対比染色はコントラストを出すために使用されます。

組織学で最も一般的に使用される染色は、ヘマトキシリンとエオシン（しばしばH&Eと略される）の組み合わせである。ヘマトキシリンは核を 青く染めるのに使用され、エオシンは細胞質とほとんどの細胞の細胞外結合組織マトリックスをピンク色に染める。細胞を選択的に染色するために使用されてきた他の様々な技術は何百もある。組織切片を着色するために使用される他の化合物には、サフラニン、オイルレッドO、コンゴーレッド、銀塩、人工染料などがある。組織化学は、実験室の化学物質と組織内の成分との間の化学反応を使用する科学を指す。一般的に行われる組織化学技術は、ヘモクロマトーシスなどの疾患における鉄沈着を示すために使用されるパールズのプルシアンブルー反応である。^[2]

最近、抗体は特定のタンパク質、脂質、炭水化物を染色するために使用されています。免疫組織化学と呼ばれるこの技術により、顕微鏡下で細胞のカテゴリを具体的に識別する能力が大幅に向上しました。その他の高度な技術には、特定のDNAまたはRNA分子を識別するためのin situ ハイブリダイゼーションがあります。これらの抗体染色法では、凍結切片組織学を使用する必要があることがよくあります。上記の手順も、訓練を受けた専門の臨床検査技師 (組織科学者) によって綿密に調査され、正確に研究室で実行されます。組織病理学的画像を撮影するためにデジタル カメラがますます使用されるようになっています。

組織学的スライドは、公認のトレーニング プログラムを修了した医学的資格を持つ専門家である病理学者によって顕微鏡で検査されます。この医学的診断は、組織学的所見と病理学者の意見を記載した病理レポートとして作成されます。がんの場合、これはほとんどの治療プロトコルに必要な組織診断を表します。がんの除去では、病理学者は手術マージンが除去されているか、または関与している (残留がんが残っている)かを示します。これは、ブレッド ローフィング法またはCCPDMA処理法のいずれかを使用して行われます。顕微鏡での視覚的なアーティファクトは、サンプルの誤診を引き起こす可能性があります。スライドをスキャンすると、解釈に人工知能を適用するなど、さまざまなデジタル病理学の方法が可能になります。

以下は、組織病理学における低倍率から高倍率までで確認できる疑わしい所見の一般的な特徴の例です。

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  方向（最低倍率）：この場合は皮膚表面（緑）によって方向付けられています。病変（赤）が見られ、その境界が識別できます（この場合は拡散しています）
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  疑わしい細胞（この場合は細胞の巣）の構造パターンと、介在する間質の構成要素。
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  細胞の配置、これには密集と細胞極性（この場合の伸長や「柵状構造」など、境界にある細胞間の共通傾向）が含まれます。有糸分裂の量もこのレベルで評価できます。
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  細胞内特徴（最高倍率が必要な場合があります）

主な組織病理学的構造パターンは次のとおりです。

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  巣: 同じ種類の細胞の島。
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  腺房または管状: 各腺房は、内腔を囲む細胞で構成されています。
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  線維柱状の、細長い（棒状の）細胞群。
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  乳頭状：線維血管核の周囲に類上皮細胞の突起がある。
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  微小乳頭状：線維血管核のない乳頭状房
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  束状: 一般的には全体的に同じ細胞タイプですが、一部は同じ方向に揃った帯状のグループを形成します。
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  織状または花序状: 小さな束が無秩序なパターンで整列した細長い細胞または核。
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  実線: 全体的にほぼ同じセル タイプで、間にスペースはなく、その他の特定のパターンもありません。
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  篩状部: 複数の空きスペースがある固体。
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  渦巻き状：複数の同心円状、または螺旋状の
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  車輪パターン：細胞や結合組織を外側に放射状に広げる中心点

主な核パターンは次のとおりです。

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  比較的類似したサイズと形状を持つ場合、単形性となります。
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  多形性とは、大きさや形が異なる場合を指します。これは、核と細胞質の比率の増加と相関することが多く、これらの特徴は一般に悪性腫瘍を示唆します。
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  目立たない微細クロマチン（核には基本的に核小体のみが見える）と粗いクロマチン。
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  視覚的な表現として「異色核」と「真色核」が使われることもありますが、これは厳密には DNA の分子構造を指します。
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  顆粒状の「塩とコショウ」クロマチン。

心筋梗塞（心臓発作）後、最初の約 30 分間は組織病理学的変化は見られません。最初の 4 時間にみられる可能性のある兆候は、境界部の線維の波状化だけです。しかし、その後、浮腫と出血を伴う凝固壊死が始まります。12 時間後には、筋細胞の核濃縮と好酸球増多、辺縁部の収縮帯壊死、および好中球浸潤の開始が見られます。1 ～ 3 日目には、核と条線の喪失を伴う凝固壊死が継続し、間質への好中球浸潤が増加します。梗塞後 1 週間の終わりまでに、死んだ筋線維の崩壊、好中球の壊死、境界部の死んだ細胞のマクロファージによる除去が始まり、その後数日で増加します。 1週間後には、辺縁部に肉芽組織の形成が始まり、翌月には成熟し、コラーゲン沈着が増加し、細胞密度が減少し、心筋梗塞後約2ヶ月で心筋瘢痕が完全に成熟します。 ^[3]

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ウィキメディア・コモンズには、組織病理学に関連するメディアがあります。

• バーチャル組織学コース - チューリッヒ大学 (ドイツ語、英語版準備中)
• 子宮頸部の組織病理学 - デジタルアトラス (IARC スクリーニンググループ)
• 組織病理学バーチャルスライドボックス - アイオワ大学