يقدم هذا البروتوكول طريقة لزيادة نسبة محتوى الورم في عينات الأنسجة المدمجة في البارافين الثابت بالفورمالين.
إن وجود أنسجة ملوثة غير ورمية في الأنسجة المدمجة في البارافين الثابت بالفورمالين (FFPE) يمكن أن يقوض بشكل كبير الدراسات الجينومية. في ما يلي نصف التشريح الكبير، وهي طريقة مصممة لزيادة النسبة المئوية لمحتوى الورم في عينة الأنسجة عن طريق إزالة الأنسجة غير المرغوب فيها والقضاء عليها قبل إجراء عمليات استخراج الحمض النووي في المصب. تم تقسيم كتل الأنسجة FFPE لإنتاج 4-5 ميكرومتر من أقسام الأنسجة المثبتة على الشرائح. تم تقديم قسم تمثيلي لتلطيخ الهيماتوكسيلين والإيوسين (H & E) وتمت مراجعته لاحقا من قبل أخصائي علم الأمراض المعتمد من مجلس الإدارة. خلال المراجعة ، حدد أخصائي علم الأمراض وميز مناطق أنسجة الورم في H & E. بمجرد الانتهاء ، تم استخدام H & E المحدد لتوجيه استئصال الأقسام التسلسلية غير الملطخة من نفس كتلة الأنسجة. لإثبات آثار التشريح الكلي، تم تشغيل الحمض النووي الريبي المستخرج من الأورام اللمفاوية الكبيرة المنتشرة ذات الخلايا البائية الكبيرة المنتشرة (DLBCL) على فحص تعبير جيني رقمي قادر على تحديد النوع الفرعي DLBCL وحالة نقل BCL2. أظهرت النتائج أن التشريح الكلي غير النوع الفرعي أو مكالمات حالة نقل BCL2 في 60٪ من العينات التي تم فحصها. في الختام ، يعد التشريح الكلي طريقة بسيطة وفعالة لإجراء إثراء الورم قبل استخراج الحمض النووي ، والذي يمكن بعد ذلك استخدام منتجه بثقة في الدراسات الجينومية النهائية.
تمثل الأنسجة المدمجة في البارافين (FFPE) الثابتة بالفورمالين ، والتي تم جمعها كجزء من عملية التشخيص السريري الطبيعية والاحتفاظ بها في مستودعات الأنسجة السريرية ، موردا هائلا للبحوث البشرية ، بما في ذلك أبحاث السرطان1. مع تعمق فهمنا للأمراض البشرية ، أصبح من الواضح بشكل متزايد أن الأمراض ، التي كان يعتقد سابقا أنها كيانات فردية تستند إلى الخصائص المورفولوجية والمناعية ، تتكون في الواقع من أنواع فرعية جزيئية متميزة تتطلب اختبارات النمط الفرعي الجزيئي. ونتيجة لذلك، أصبحت المقايسات الجينومية عالية الحساسية القادرة على تمييز هذه الأنواع الفرعية ذات أهمية متزايدة2. على الرغم من أن أنسجة FFPE تشتهر بأنها غير متوافقة بشكل جيد مع التقنيات الجينومية بسبب المشكلات المتعلقة بالتثبيت ، مع تطور التكنولوجيا والبروتوكولات ، إلا أن هذه التقنيات أصبحت متوافقة بشكل متزايد مع تنسيق الأنسجة المنتشر سريريافي كل مكان 3,4,5. ومع ذلك ، غالبا ما تكون أنسجة FFPE عبارة عن خليط من مواد الأنسجة السرطانية وغير السرطانية ، حيث يكون وجود مواد غير ورمية غير مرغوب فيه في كثير من الأحيان ويمكن ، إذا كان موجودا بنسبة عالية ، أن يقوض ويؤثر بشكل كبير على نتائج التحليلات الجينومية6. في الواقع ، يتم استخدام الحد الأدنى من محتوى الورم بنسبة 60٪ في مثل هذه التحليلات ، حيث يمكن استبعاد الأنسجة التي لا تصل إلى هذه العتبة ، على الرغم من استيفاء معايير الدراسة7. يمكن أن يكون هذا مشكلة خاصة في حالات الأمراض النادرة ، حيث تكون أنسجة المرضى ثمينة ويصعب جمعها بأعداد كبيرة.
التشريح الكلي هو طريقة تقلل من آثار انخفاض محتوى الورم عن طريق تقليل كمية الأنسجة الطبيعية3. يمكن أن تؤدي إزالة هذه المواد المربكة غير السرطانية قبل استخراج الحمض النووي إلى زيادة كبيرة في محتوى النسبة المئوية للورم وبالتالي نقاء الورم للأحماض النووية المستخرجة. يعتمد استئصال الأنسجة بشكل حاسم على المراجعة المرضية للخبراء ، حيث يتم تحديد منطقة الورم ووضعها في دائرة على قسم الأنسجة الملطخة بالهيماتوكسيلين والإيوسين (H & E) الذي تم إنشاؤه حديثا من قبل أخصائي علم الأمراض المعتمد من مجلس الإدارة8. ثم يتم استخدام H & E الدائري لتوجيه إزالة وجمع الأنسجة غير المرغوب فيها والمستهدفة ، على التوالي. يصف هذا البروتوكول خطوات التشريح الكلي من المراجعة المرضية من خلال حصاد الأنسجة كما تم إجراؤه في المختبر الأساسي التقني لموارد عينات الإيدز والسرطان (ACSR) في Mayo Clinic.
غالبا ما تكون أنسجة FFPE عبارة عن مخاليط غير متجانسة من أنسجة الورم والأنسجة غير الورمية. أصبحت الاختبارات الجينومية عالية الحساسية منتشرة بشكل متزايد في كل من الإعدادات السريرية والبحثية ولكن يمكن الخلط بينها وبين وجود أنسجة غير ورمية ملوثة. في الواقع ، يوصى في كثير من الأحيان بمحتوى الحد الأدنى من الورم بنسبة 60٪ للدراسات الجينومية. يمكن تحديد النسبة المئوية للورم من خلال منطقة الأنسجة التي تشغلها مادة الورم أو من خلال نسبة الخلايا السرطانية داخل الأنسجة. على الرغم من أن الورم حسب المنطقة هو مقياس شائع الاستخدام لنقاء الورم ، إلا أنه لا يصور دائما وصفا دقيقا للأنسجة. فكر في منسجتين ، كلاهما يحتوي على 1000 خلية ، منها 500 خلية سرطانية. في الأنسجة A ، تكون الخلايا غير السرطانية البالغ عددها 500 خلية لحمية ذات أحجام مماثلة لتلك الموجودة في الخلية السرطانية. في هذا النسيج ، يمكن اعتبار النسبة المئوية للورم 50٪ من خلال كل من الخلوية والمساحة. في الأنسجة B ، 500 خلية غير سرطانية هي خلايا دهنية ذات أحجام تبلغ 4 أضعاف حجم الخلية السرطانية. في هذا النسيج ، لا تزال النسبة المئوية للورم 50٪ حسب الخلوية ولكن 20٪ حسب المنطقة. يتكون النسيج الثالث ، النسيج C ، من 500 خلية سرطانية بالإضافة إلى 400 خلية دهنية و 800 خلية لحمية ذات أحجام 4x و 0.5x من الخلايا السرطانية ، على التوالي. بالنظر إلى أن 100 خلية دهنية تساوي حجم 800 خلية لحمية ، فإن النسبة المئوية لورم الأنسجة C هي 29٪ حسب الخلوية (500/1700) ولكن لا تزال 20٪ حسب المساحة. يتكون النسيج D أيضا من الخلايا السرطانية والدهنية واللحمية بنسب حجم 1x و 4x و 0.1x. ومع ذلك ، فإن عدد الخلايا هو 400 و 10 و 720 ، على التوالي. وبالتالي ، فإن النسبة المئوية لورم الأنسجة D هي 35٪ حسب الخلوية (400/1130) ولكن 78٪ حسب المنطقة. هذه الأمثلة مفرطة في التبسيط ولا تعكس تركيبات الأنسجة في العالم الحقيقي ولكنها تنقل بوضوح أهمية تكوين الأنسجة والفرق بين محتوى الورم حسب المنطقة والخلوية. الأهم من ذلك ، عندما يتعلق الأمر بإثراء محتوى الورم لاستخراج الحمض النووي في مجرى النهر ، فإن خلية الورم هي السمة الأكثر أهمية بسبب الإمكانات المربكة المتزايدة لاستخراج المواد الجينومية من الخلايا غير السرطانية أكثر من الخلايا السرطانية. هذا لا يؤكد فقط على الحاجة إلى تقييم محتوى الورم في الأنسجة من حيث النسبة المئوية للخلايا ولكن أيضا الحاجة إلى استئصال الأنسجة غير المرغوب فيها من أجل تقليل أي آثار سلبية محتملة للأنسجة غير الورمية. هناك العديد من الطرق المتاحة لإثراء الأنسجة ، وأهمها التشريح الكلي والتشريح الدقيق.
التشريح الكلي ، الطريقة الموضحة في هذا البروتوكول ، سريعة نسبيا وبسيطة ولا تتطلب معدات مكلفة أو متخصصة. على الرغم من أن التشريح الكلي يمكن أن يحسن بشكل كبير محتوى الورم ، فمن المهم أن نفهم أنه لا يزيل تماما المواد غير الورم. الغرض من التشريح الكلي هو إثراء الأنسجة ذات الأهمية بما فيه الكفاية من خلال استبعاد الأنسجة غير المرغوب فيها من أجل تقليل “الضوضاء” الناشئة عن الأنسجة غير المرغوب فيها ، والتي بدورها يمكن أن تعزز إشارة الاهتمام من الأنسجة ذات الاهتمام. وبالتالي ، فإن إثراء الورم بوساطة التشريح الكلي هو وسيلة لتعزيز نسبة الإشارة إلى الضوضاء من أجل اكتشاف العلامات ذات الأهمية بشكل أفضل ، وخاصة العلامات الجزيئية الخاصة بالورم ذات الوفرة المنخفضة أو التعبير الضعيف. ومع ذلك ، فإن التشريح الكلي له قيود بسبب نقص الدقة التي توفرها الأدوات الخشنة مثل شفرات الحلاقة وهو عرضة لمشكلات الدقة الناجمة عن سمك خط علامة أخصائي علم الأمراض ، بالإضافة إلى الأخطاء المحتملة عند تتبع ترسيم حدود H & E الخاصة بأخصائيي علم الأمراض. كما هو موضح أعلاه ، لا يمكن تحقيق نقاء الورم بنسبة 100٪ بسبب وجود عناصر لحمية متأصلة ومسببة للورم (أي النسيج الضام ، والخلايا الليفية اللحمية ، والأوعية الدموية ، والخلايا الليمفاوية التفاعلية الحميدة ، والبلاعم) المضمنة داخل الورم نفسه. والواقع أن العديد من الأورام الخبيثة الغازية أو الارتشاحية المنتشرة تحفز استجابة قوية للحماة اللدائن اللدائنية اللحمية، مما يؤدي إلى مجموعات من الخلايا السرطانية التي تختلط ارتباطا وثيقا بالخلايا الليفية اللحمية وغيرها من أنواع الخلايا غير الورمية؛ حيث الأورام المرتبطة بهذا النمط من التفاعل اللحمي ، مثل أنسجة سرطان البنكرياس21 ، قد تستفيد أكثر من التشريح المجهري الموجه رقميا بدلا من التشريح الكلي اليدوي.
يتم إجراء التشريح المجهري اليدوي تحت المجهر للمساعدة في تحديد وتشريح وعزل خلايا أو مجموعات معينة من الأنسجة باستخدام إبرة أو مشرط وله ميزة زيادة الدقة على التشريح الكلي22. ومع ذلك ، فإن التشريح المجهري اليدوي هو عملية شاقة تفتقر إلى الدقة اللازمة للأنسجة المعقدة ذات محتويات الورم المنخفضة أو الميزات المعقدة التي لا تتوافق مع التشريح اليدوي. يمكن تشريح هذه الأنسجة باستخدام طرق آلية عالية الدقة مثل التشريح المجهري لالتقاط الليزر. في الواقع ، ثبت أن التشريح المجهري الموجه رقميا ينتج عنه نسبة مئوية أعلى من محتويات الورم مقارنة بالتشريح الكلي اليدوي في أنسجة سرطان البنكرياس23. ومع ذلك ، فإن عيوب هذه الأساليب الآلية عالية الدقة ، مثل الحاجة إلى معدات متخصصة ومكلفة وأفراد مدربين تدريبا عاليا ، أعاقت دمجها في سير العمل. وجدت دراسة أجراها دي بروين وآخرون قارنت آثار التشريح الكلي والتشريح المجهري لالتقاط الليزر (LCM) على تنميط التعبير الجيني أن عينات LCM لديها إنتاجية RNA إجمالية منخفضة (متوسط 30 نانوغرام) وتتطلب جولتين من تضخيم mRNA من أجل تلبية عتبة مدخلات إعداد مكتبة cDNA24. وجد المؤلفون أن ملامح التعبير الجيني LCM الناتجة تأثرت بجولات تضخيم الحمض النووي الريبوزي المرسال أكثر من تأثرت الملامح المجهرية بالمساهمات اللحمية غير السرطانية وخلصوا إلى أنه يمكن استخدام التشريح الكلي بشكل كاف لتوليد بيانات تعبير جيني موثوقة24.
ميزة كبيرة من التنميط التعبير الجيني الرقمي NanoString ، وخاصة عند العمل مع الحمض النووي الريبي المشتق من FFPE المتدهور للغاية ، هو أنه لا يتطلب عمليات تعتمد على الأنزيم مثل تضخيم الحمض النووي الريبي أو إعداد مكتبات cDNA. ومع ذلك ، عادة ما يتم تحسين الفحوصات للمدخلات بين 50-300 نانوغرام من إجمالي الحمض النووي الريبي25,26 ، والتي ، بناء على نتائج دي بروين وآخرون 24 ، قد لا تكون متوافقة مع الأنسجة المجهرية دون زيادة مدخلات الأنسجة ؛ طلب غير موات في عصر يتم فيه جمع عينات الأنسجة بشكل متزايد على شكل خزعات صغيرة بدلا من الاستئصال الجراحي. تراوحت مدخلات الحمض النووي الريبي المستخدمة في فحص DLBCL90 من 68.5 إلى 300 نانوغرام لكل من الأنسجة المجهرية وغير التشريحية. أظهرت النتائج أن التشريح الكلي أدى إلى تغييرات في النداء في 60٪ من العينات التي تم فحصها وأن هذه التغييرات لوحظت بغض النظر عن مدخلات الحمض النووي الريبي للعينات المجهرية التشريحية. ومع ذلك ، فإن احتمال COO لإدخال الحمض النووي الريبي المنخفض قد تجاوز عتبة استدعاء احتمال COO GCB / UNC ، حيث تكون العتبات من 0 إلى 0.9 إلى 1.0 لمكالمات ABC20. الأنواع الفرعية الرئيسية ل DLBCL COO هي GCB و ABC ، والتي تشكل 41٪ و 44٪ من جميع حالات DLBCL ، حيث تمثل UNC مجموعة وسيطة من الاثنين و ABC هي الأكثر عدوانية20,27. وهكذا، في حين أن تغيير استدعاء مدير العمليات عند التشريح الكلي للعينة C لم يتسبب في تغيير صريح في النوع الفرعي ل COO من GCB إلى ABC، فإن التغيير من GCB إلى UNC قد يشير إلى تحول نحو مرض أكثر عدوانية. وعلاوة على ذلك، تشير الدراسات الحديثة إلى أن النوع الفرعي للأمم المتحدة ليس مجرد نوع فرعي وسيط وأنه قد يمتلك سمات قابلة للاستغلال العلاجي خاصة بنوع فرعيمحدد 28. وبالمثل ، لم يتسبب التشريح الكلي للعينتين A و E في تغييرات صريحة في مكالمات DHITsig من DH سلبي إلى DH إيجابي ، أو العكس بالعكس. ومع ذلك، فإن تحركات عينة GCB (العينة A) من NEG إلى UNCLASS وعينة ABC (العينة E) من UNCLASS إلى NEG عند التشريح الكلي مناسبة بيولوجيا حيث تفيد التقارير بأن عمليات النقل المزدوجة التي تنطوي على BCL2 هي ظاهرة GCB حصرا19. على الرغم من أن عمليات النقل يتم اكتشافها تقليديا وفي كل مكان بواسطة FISH في الإعدادات السريرية ، إلا أن هناك زخما متزايدا لتحديد طريقة بديلة أقل مشاركة وتستغرق وقتا طويلا للكشف عنها. يعد فحص DLBCL90 أداة مهمة تلبي هذه الحاجة ، حيث يتم تعزيز الأساس المنطقي لاستخدامه من خلال اكتشاف أن هذا الفحص قادر على اكتشاف عمليات النقل المشفرة إلى تحقيقات FISH المستخدمة في التشخيص السريري29.
يحدد بروتوكول التشريح الكلي الموصوف أعلاه طريقة بسيطة تمكن الباحثين من زيادة محتوى الورم في عينات الأنسجة التي عادة ما تكون أقل من عتبات معايير إدراج الدراسة الشائعة الاستخدام. إن تضمين التشريح الكلي في سير عمل الدراسة يمكن الباحثين من إنقاذ الأنسجة الكثيفة بالورم بشكل سيئ من استبعاد الدراسة عن طريق زيادة محتوى الورم الخاص بها. وهذا بدوره يسمح بزيادة الثقة في أن الحمض النووي الريبي الناتج والحمض النووي يمثل الورم قيد التحقيق الجينومي. على الرغم من وجود طرق أخرى أكثر دقة لتشريح الأنسجة ، إلا أنه بالنسبة للأورام التي تنمو بطريقة أكثر توسعا أو غير ارتشاحية أو تشبه الورقة أو صلبة ، فمن المحتمل أن يكون التشريح الكلي كافيا. تسلط النتائج المعروضة هنا الضوء على أهمية نقاء الورم في الفحوصات الجينومية والتشريح الكلي كأداة موثوقة لتحقيق ذلك.
The authors have nothing to disclose.
يتم دعم هذا العمل من قبل موارد عينات الإيدز والسرطان الممولة من المعاهد الوطنية للصحة (ACSR ، UM1 CA181255-2) في إطار برنامج علوم العينات الحيوية. تم تصوير الفيديو وإجراء تحرير ما بعد الإنتاج بواسطة Mayo Clinic Media Services.
200-proof ethanol | Decon | 2701 | |
AllPrep DNA/RNA FFPE Kit | Qiagen | 80234 | DNA/RNA FFPE extraction kit |
Coplin pots | Various | x | |
DLBCL90 probes | NanoString | various | Digital gene expression profiling based DLBCL90 assay |
d-Limonene | VWR | 89376-092 | |
Forceps | Various | x | |
Glass micrscope slides | FisherBrand | 12-550-15 | |
Glycerol | VWR | 0854-1L | |
Master kits | NanoString | various | |
Microtome | Leica | RM2265 | |
Microtubes | Ambion | AM12400 | |
NanoDrop One | Thermo Scientific | ND-ONE-W | Spectrophotometer for DNA, RNA and protein qualitation |
nCounter | NanoString | x | Digital gene expression profiling platform used to run the DLBCL90 assay |
Permanent marker | Electrib Microscope Sciences | 72109-12 | |
Razor blade dispenser | Electrib Microscope Sciences | 71985-10 | |
Razor blades | Electrib Microscope Sciences | 71985-23 | |
Tissue digestion buffer | Qiagen | 80234 | |
Ultrapure water | VWR | SH30538.02 | |
Waterbath | Triangle Biomedical Sciences | TFB-120 | |
Wooden stick | FisherBrand | 22363158 |