組織の固定と包埋

固定と包埋は、組織学における最初の準備段階です。固定は、組織の化学的安定化を図り、腐敗を止め、その構造を維持します。一方、包埋は、固定された組織をしっかりとした支持媒体で囲み、薄い切片に切断できるようにします。これら二つの工程は、最終的なスライドが生きている組織をどれだけ忠実に反映しているかを決定します。

Definition

組織固定とは、自己融解と腐敗を阻止し、組織構造を安定させる化学的または物理的処理を指します。包埋とは、固定され処理された組織を支持媒体（パラフィンや樹脂など）で浸透させ、薄い切片を切断できるようにするその後の工程です。

Scope

このトピックでは、固定の目的と主な化学的性質、組織処理の段階（脱水、透明化、浸透）、およびパラフィンまたは樹脂への包埋について扱います。これは方法論的な参考文献であり、臨床的または実験室的な投与プロトコルを提供するものではありません。

Core questions

• 固定剤はどのようにして組織の劣化を止め、構造を保存するのでしょうか？
• 架橋固定剤と凝固固定剤は、その効果においてどのように異なるのでしょうか？
• 組織はなぜ包埋の前に脱水、透明化、浸透が必要なのでしょうか？
• 包埋媒体は切片の厚さと下流の分析をどのように制約するのでしょうか？

Key concepts

• 自己融解とその阻止
• 架橋（アルデヒド）固定剤
• 凝固（アルコールベース）固定剤
• ホルマリン固定
• 脱水と透明化
• パラフィン包埋
• 樹脂包埋

Mechanisms

固定剤は、大きく分けて2つのメカニズムのいずれかによって作用します。ホルムアルデヒドやグルタルアルデヒドのような架橋固定剤は、反応性基（主にタンパク質上）の間にメチレンまたはより長い架橋を形成し、分子構造を固定します。グルタルアルデヒドは2つのアルデヒド基を持ち、より広範囲に架橋し、特に微細な超微細構造を良好に保存するため、電子顕微鏡固定の中心となりました（Sabatini, 1963）。エタノールのような凝固固定剤は、代わりに脱水とタンパク質の沈殿によって作用します。架橋は抗原をマスクする可能性があるため、免疫電子顕微鏡用に開発された過ヨウ素酸-リジン-パラホルムアルデヒド製剤のように、構造保存と残存反応性のバランスを取るように固定剤が設計されてきました（McLean & Nakane, 1974）。固定後、組織は段階的なアルコールで脱水され、包埋媒体と混和する溶媒で透明化され、溶融パラフィンまたは液体樹脂に浸透されます。これらは硬化すると、ミクロトーム切断に必要な機械的サポートを提供します。

Clinical relevance

固定と包埋は、診断病理学および研究で使用される組織ブロックの品質と分子保存を決定します。この項目では、これらの方法を概念的に説明しており、標本の作成方法を記述するものであり、個々の診断や治療の決定の根拠となるものではありません。

Evidence & guidelines

固定と処理の実践は、Bancroft's Theory and Practice of Histological Techniques (Suvarna et al., 2018) や Kiernan (2015) のような標準的な組織技術の参考文献にまとめられています。前解析的固定変数（固定剤の種類、固定までの時間、固定時間）は、下流の分子アッセイに影響を与えることが認識されており、関連する免疫組織化学および品質評価のトピック内の実験室品質文献で扱われています。

History

実用的な固定化学は19世紀を通じて発展し、1890年代後半にホルマリンが組織固定剤として導入され、パラフィン包埋が薄切片作成の手段として確立されました。20世紀には、超微細構造の保存のためにグルタルアルデヒド固定が特徴づけられ（Sabatini, 1963）、構造とともに抗原性を保存するための特殊な固定剤が調合されました（McLean & Nakane, 1974）。

Key figures

• David Sabatini
• Paul Nakane

Seminal works

• sabatini-1963
• mclean-1974

Frequently asked questions

なぜホルマリンは日常的な組織学で最も一般的な固定剤なのでしょうか？

緩衝ホルムアルデヒドは組織に比較的良好に浸透し、タンパク質を架橋して構造を広く保存し、安価であり、日常的な染色やほとんどの下流アッセイと互換性があるため、標準的な汎用固定剤となりました。

なぜ組織はパラフィン包埋の前に脱水と透明化が必要なのでしょうか？

パラフィンは水と混和しないため、組織の水分は段階的なアルコール（脱水）によって除去され、その後、パラフィンと混和する溶媒（透明化）によって置き換えられます。これにより、溶融パラフィンが組織に浸透し、支持できるようになります。