هذا البروتوكول استخراج تعديل يحسن RNA والحمض النووي العوائد من المناطق المستهدفة على نحو أدق من الفائدة في كتل الأنسجة النسيجية.
Formalin-fixed paraffin embedded tissue (FFPET) represents a valuable, well-annotated substrate for molecular investigations. The utility of FFPET in molecular analysis is complicated both by heterogeneous tissue composition and low yields when extracting nucleic acids. A literature search revealed a paucity of protocols addressing these issues, and none that showed a validated method for simultaneous extraction of RNA and DNA from regions of interest in FFPET. This method addresses both issues. Tissue specificity was achieved by mapping cancer areas of interest on microscope slides and transferring annotations onto FFPET blocks. Tissue cores were harvested from areas of interest using 0.6 mm microarray punches. Nucleic acid extraction was performed using a commercial FFPET extraction system, with modifications to homogenization, deparaffinization, and Proteinase K digestion steps to improve tissue digestion and increase nucleic acid yields. The modified protocol yields sufficient quantity and quality of nucleic acids for use in a number of downstream analyses, including a multi-analyte gene expression platform, as well as reverse transcriptase coupled real time PCR analysis of mRNA expression, and methylation-specific PCR (MSP) analysis of DNA methylation.
يسعى البحث العلامات البيولوجية الجيني لتحديد يرتبط الجزيئية التي تعكس بدقة وبشكل موثوق الحالة المرضية، والقيام بذلك بطريقة مفيدة سريريا. 1 تطوير العلامات البيولوجية هي التي تعتمد على تحليل بأثر رجعي من عينات الأنسجة مشروحة بشكل جيد. يتم تخزين عينات الأنسجة المريضة وطبيعية إما الأنسجة كما الطازجة المجمدة في المصارف البيولوجية المتخصصة أو الأنسجة جزءا لا يتجزأ من البارافين (FFPET) كتل الفورمالين ثابت في المحفوظات السريرية. تسمح الأنسجة الطازجة المجمدة لاستخراج الأحماض النووية ذات جودة عالية، واستخدمت على نطاق واسع في الدراسات اكتشاف العلامات البيولوجية الجينوم. 2،3 ومع ذلك، هي عينات الأنسجة أقل المتاحة في المصارف البيولوجية ودراسة هذه الأنسجة يدخل بالانحياز للعينات أكبر، والفئات غير عادية من المرض، والمرضى الذين تم فحصهم في مراكز متخصصة مع قدرات أكبر لحفظ الأنسجة. 4 FFPET، في المقابل، هو طريقة التخزين الافتراضي للأنسجة البشرية والحيوانية المريضة. في حين كتل FFPET الحفاظ م الخلويorphology، عملية التثبيت عبر الروابط المكونات الخلوية الأخرى للأحماض النووية. RNA عبر ربط والحمض النووي والقابلة للاسترداد، ولكن فقط في المتدهورة، أشكال مجزأة للغاية. 5،6 ومع ذلك، هذه DNA و RNA شظايا قابلة للتحليل من قبل مجموعة من توسيع فحوصات، بما في ذلك التعبير مرنا، hypermethylation الحمض النووي، والتسلسل المستهدف. 7،8 لاستغلال هذه الفرصة في كمية كبيرة ومتنوعة من FFPET متاحة للبحث، هناك حاجة لوضع بروتوكول استخراج فعالة وموثوق بها.
وتركز نسبة كبيرة من الأبحاث العلامات البيولوجية في أنسجة السرطان. مثل أنواع أخرى من الأنسجة المريضة والأنسجة السرطان غالبا ما يظهر عدم التجانس إقليميا هاما في الحفاظ على الخلية ونوع من الخلايا. منذ يعتمد البحث العلامات البيولوجية على القدرة على ربط مكونات الأنسجة المريضة مع ميزات الجزيئية، خطوة حاسمة في هذه العملية هي حصاد الدقيق من الأنسجة التي تم الحفاظ عليها بشكل جيد وإثراء للدisease قيد الدراسة. في FFPET، وغالبا ما تستخدم اثنين من التقنيات التخصيب: القبض على الليزر تسليخ مجهري (LCM)، وباجتزاء مشراح. [لكم تمكن شديدة التركيز حصاد الأنسجة، ويمكن استخدامها لعزل، أنواع معينة من الخلايا المحفوظة جيدا في الأنسجة غير المتجانسة. 9،10 ومع ذلك، LCM تتطلب معدات مكلفة وتستغرق وقتا طويلا باهظه لأعداد كبيرة من العينات. باجتزاء مشراح هو عملية أكثر تستخدم على نطاق واسع، حيث يتم قطع المقاطع رقيقة من كتل FFPET. 11،12 مشراح قطع المقاطع غالبا ما تشمل الأنسجة التي هي غير متجانسة في الحفاظ الخلية (على سبيل المثال، مقابل نخرية الحفاظ عليها جيدا) وتكوين (على سبيل المثال، والسرطان مقابل حمة حميدة)، وبالتالي قد يؤدي إلى تجانس الخصائص الجزيئية أفضل التحقيق بشكل منفصل. وبالتالي، هناك حاجة إلى طريقة إنتاجية عالية تثري للخلايا الفائدة. وهناك طريقة ثالثة، عزل الأحماض النووية من النوى FFPET، يوفر هذا التخصيب هو مناسبة لمارا عاليةhput البروتوكولات، واستخدمت من قبل الآخرين لعزل الحمض النووي الريبي أو الحمض النووي من عينات الأنسجة منفصلة. 7،13،14
وهناك عدد من البروتوكولات نشرت يحدد طرق استخراج الأحماض النووية من FFPET (الجدول 1). ومع ذلك، فقد تم تحسين بروتوكولات حيث يتم استخراج الحمض النووي الريبي والحمض النووي من الأنسجة نفسها لأقسام الأنسجة مشراح، ولكن ليس لالنوى الأنسجة. 15،16 البروتوكولات وبالمثل، نشرت الذي نقدم زيادة خصوصية النسيج، إما عن طريق النوى الأنسجة أو microdissections الشرائح، تحديد الإجراءات لاستخراج الحمض النووي، ولكن ليس الحمض النووي الريبي. 7،17 هنا، بروتوكول الأمثل لاستخراج المزدوج من كل من الحمض النووي والحمض النووي الريبي من صميم النسيج نفسه ويتجلى. ويتم حصاد النوى الأنسجة عن طريق إدراج ميكروأري الأنسجة (TMA) اللكمات إلى المناطق ذات الاهتمام تعيينها إلى كتل FFPET. يتم تنفيذ التعيين من قبل التأشير شريحة المجهر مع القلم علامة ونقل هذا الشرح لسطح FFPE المقابلةكتلة T (الشكل 1).
تضمن عمل مسبق التي أدت إلى تطوير هذا البروتوكول المقارنة بين عدة أنظمة استخراج الحمض النووي المتاحة تجاريا. في هذه المقارنة، تعديلات على البروتوكولات التجارية، كما هو موضح أدناه توفير أعلى DNA و RNA الغلة والجودة (Selvarajah آخرون، في الإعدادية). النوى الأنسجة أكثر سمكا من أقسام ميكرون 5-10 ميكرون التي تستخدم عادة في FFPET بروتوكولات استخراج 11،12،14،18 – 20، ويمكن أن تحتوي على كميات أكثر تنوعا من البارافين. للتعويض عن ذلك، تم تعزيز deparaffinization بتكرار العلاج زيلين والإيثانول وعن طريق إدخال خطوة التجانس بمحركات (الشكل 1). وعلاوة على ذلك، تم تطول مرات الهضم بروتين كاف لزيادة العائد الحمض النووي. وعموما، هذا البروتوكول هو فعالة من حيث التكلفة ويمكن إقامة روابط بين السمات الجزيئية والنسيجية من المرض في لوس أنجليسRGE والسكان تتميز أيضا. ويمكن إجراء البروتوكول في مجملها من موثوق داخل 2 أيام، بما في ذلك 3 ساعة من التدريب العملي في الوقت المحدد، مع حاجة كبيرة لمعدات متخصصة أو باهظة الثمن.
بروتوكول خطوة بخطوة هو الآخرة كما نسخة معدلة من بروتوكول الشركة المصنعة. 21 يرجى الاطلاع على جدول المواد / المعدات للمواد محددة والمعدات والمصنعين.
لاستخراج ناجحة من الحمض النووي والحمض النووي الريبي من مناطق الأنسجة من الاهتمام والحفارات دقيق أمر بالغ الأهمية. يصف هذا البروتوكول استخدام لكمة الأنسجة لعزل 0.6 ملم النوى قطر والخطوط العريضة لعملية نقل الرموز من الشرائح المجهر لكتل FFPET المقابلة. هناك حاجة إلى إدخال تعديلات على بروتوكول الشركة المصنعة لاستخراج بكفاءة الأحماض النووية من النوى، والتي هي تقريبا سمكا 50 مرة من أقسام مشراح التي كان القصد هو أن البروتوكول. منذ النوى قد تحتوي على المزيد من شمع البارافين نسبة إلى أقسام الأنسجة، deparaffinization فعالة من النوى من خلال تكرار زيلين والعلاج الايثانول الخطوات التي المطلوبة. نجاح الخطوات بعد deparaffinization يعتمد على الصحيح الميكانيكية التجانس النوى الأنسجة وبروتين فعال K الهضم. مزيد من التحسين من بروتين K الهضم لا يمكن أن يؤديها.
ومن الجدير بالذكر أن هذا الأسلوب هوية منذالمناطق ذات الاستثمار الاجنبى من الفائدة على سطح الكتلة، على النحو المحدد في الشرائح التشريح المرضي المقابلة. كما الأنسجة المحاصيل الأساسية التي قد تكون 3 أو 4 ملم عميق، مستخدمي هذا البروتوكول قد تكون قلقة بشأن ما الخلايا أو الأنسجة تكمن تحت سطح كتلة. في حين أن هذا هو مصدر قلق صحيح، وقد أثبتت دراسات متعددة (إعادة النظر في المرجع 27) أن النوى الأنسجة تمثل بصدق نسيجية والخصائص الجزيئية للكتل الأنسجة المرضية، وخاصة عندما يتم أخذ عينات مكررة أو ثلاث نسخ النوى من منطقة الفائدة.
كما عدة استخراج التجارية المعدلة المعتمدة في هذا البروتوكول يتيح استخراج المتزامنة من كل من الحمض النووي والحمض النووي الريبي من الأنسجة نفسها، وبروتوكول يوفر المواد البيولوجية الثمينة ويسمح للمقارنة مباشرة بين البلدين مما أدى الأحماض النووية من نفس العينة. استخراج المتزامنة من الحمض النووي الريبي والحمض النووي خفضت نضوب العمل والأنسجة بمقدار النصف، ويمكن تحليل متكامل الدقيق للEXPR الجينession، فضلا عن ميزات جينية وراثية وجدت في الحمض النووي. منذ غلة كل من الحمض النووي الريبي والحمض النووي من هذه النوى الأنسجة تمثيلية يتجاوز عادة 600 و 300 نانوغرام، على التوالي، ولأن معظم تطبيقات PCR والقادم تسلسل الجيل الحالي يتطلب عادة 10-100 نانوغرام، معظم العينات تنقيته من هذا البروتوكول يجب تقديم ما يكفي من المواد لعدة فحوصات المصب. وقد تبين أن هذا البروتوكول أن استنساخه في المختبرات المستقلة (Selvarajah وآخرون، وفي الإعدادية). والحمض النووي الريبي من هذا البروتوكول من نوعية كافية لتحليل التعبير الجيني باستخدام RT-PCR أو منصة multianalyte الشعبية، ويقوم الحمض النووي بشكل جيد في مثيلة المقايسات PCR محددة. هناك ما يبرر الدراسات المستقبلية التي تهدف إلى تقييم مدى فائدة الأحماض النووية تعافى في تسلسل الجيل القادم.
وهكذا، قدمت عدة تعديلات على بروتوكول متوفرة تجاريا، مصممة للأقسام FFPET رقيقة، مما يجعلها مناسبة FOص شارك في استخراج الحمض النووي الريبي والحمض النووي من عينات FFPET 0.6 مم. أظهر بروتوكول عوائد عالية على الدوام في لفيف كبير من عينات سرطان البروستاتا وفي مجموعة محدودة من عينات من سرطانات الثدي والمخ والمثانة. عموما، يجب أن البروتوكول تمكين المستخدمين من تنفيذ المستهدفة التحليلات القائمة على الجينات في مجموعات الأنسجة كبيرة مشروحة بشكل جيد. وجدير بالذكر أن بروتوكول يتيح أخذ العينات فعالة مركزة من المناطق ذات الاهتمام في FFPET، صغيرة نسبيا اليدين في الوقت المحدد، وعوائد عالية بما فيه الكفاية بالنسبة لمعظم التطبيقات المصب.
The authors have nothing to disclose.
This research was supported by a team grant from Movember/Prostate Cancer Canada to JMSB, DMB, PCP, and JL, and by the Ontario Institute of Cancer Research (JMSB, DMB, and PCP) and Motorcycle Ride for Dad Kingston/University Hospitals Kingston Foundation/Kingston General Hospital (DMB, PCP).
Plastic paraffin film, "Parafilm 'M'" | Bemis | RK-06720-40 | Any generic paraffin film will work as a substitute |
Sodium Hypochlorite, "Ultra Bleach" | Likewise | 53-2879-2 | Any generic bleach will work as a substitute. Hazardous material that can cause burns on contact. |
Molecular biology grade absolute ethanol | Fisher BioReagents | BP2818-500 | Sigma-Aldrich E7023 suffices as a substitute |
Molecular Grade H2O | G-Biosciences | 786-293 | Sigma W4502 suffices, as well as any other brand of molecular grade H2O |
0.6mm Punch Set for Beecher Instruments | Estigen | MPO6[Yellow] | Make sure to use the red receiver punch from the set |
Fine point permanent marker | Sharpie | 10365796S | Using the marker on FFPE tissues causes it to dry out quickly, so several may be required |
FFPE tissue block | |||
Stained tissue slide corresponding to FFPE block | |||
1.5 mL Micro-Centrifuge Tubes | Fisher BioReagents | 05-408-137 | |
2.0 mL Low binding tubes (LoBind Micro-Centrifuge Tubes) | Eppendorf | 22431048 | |
1.5 mL Low binding tubes (LoBind Micro-Centrifuge Tubes) | Eppendorf | 22431021 | |
Histology Xylene | VWR | CA 95057-822 | Fisher Scientific X5-500 suffices as a substitute |
Molecular Biology Grade 2-Propanol | Sigma | I9516 | |
AllPrep FFPE DNA/RNA Kit | Qiagen | 80234 | Prepare buffers accodring to the AllPrep DNA/RNA FFPE Handbook21 |
Buffers: RLT, FRN, RPE, ATL, AL, AW1, AW2, DNaseI solution | Qiagen | 80234 | Prepare buffers accodring to the AllPrep DNA/RNA FFPE Handbook21 |
Temperature stable proteinase K | Qiagen | 80234 | |
High potency proteinase K | Invitrogen | 25530-049 | Invitrogen 25530-015 suffices as a substitute |
RNAse neutralizing solution (Rnase AWAY) | Molecular BioProducts | 7003 | |
RNaseA 100mg/mL | Qiagen | 19101 | |
BD Integra Syringe 3mL 21G x 1/2 | BD | 305274 | |
Motorized tissue homogenizer (TissueRuptor) | Qiagen | 9001271 | Fisher Scientific 14-261-29 suffices as a substitute |
-20°C and -80°C Laboratory Freezer | |||
Micro-Centrifuge with rotor for 2mL tubes | |||
Digital Vortex Mixer | |||
Pipettes and filter tips | |||
Heating blocks or water baths | |||
Tris Hydrochloride | Amresco | 0234 | |
Sodium Chloride | Amresco | 0241 | |
Anhydrous Magnesium Chloride | Sigma | M8266 | |
Sodium Dodecyl Sulfate | Sigma | L4509 | |
Acrodisc 25mm syring filters with 0.45 um Supor membrane | Pall | PN 4614 | |
Syringe with retracting BD PrecisionGlide needle 3mL | BD Integra | 305274 | |
Hydrochloric Acid | BDH | 3026 | |
Multianalyte gene expression platfrom (nCounter ® CAE codeset and Nanostring nCounter platform) | Nanostring nCounter platform, Nanostring | ||
Fluorometric nucleic acid quantification (Qubit dsDNA HS Assay Kit and Qubit® RNA BR Assay Kit) | Invitrogen |