Bu protokol, formalinle sabitlenmiş parafine gömülü (FFPE) doku örneklerinde gen amplifikasyonunu görselleştirmek için tekrarlanabilir bir yöntem sağlar.
Ekstrakromozomal DNA (ecDNA) gibi fokal gen amplifikasyonu, kanser gelişiminde ve tedavi direncinde önemli bir rol oynar. Dizileme tabanlı metodolojiler ecDNA’nın tarafsız bir şekilde tanımlanmasını sağlarken, floresan in situ hibridizasyon (FISH) gibi sitogenetik tabanlı teknikler, klinik örneklerde ecDNA’yı tanımlamak için zaman ve maliyet etkin olmaya devam etmektedir. Formalinle sabitlenmiş parafine gömülü (FFPE) doku örneklerinde FISH uygulaması, özellikle karyotip incelemesi için canlı örnekler mevcut olmadığında, amplifiye genleri tespit etmek için benzersiz bir yol sunar. Bununla birlikte, bu teknik için fikir birliği prosedürleri eksikliği vardır. Bu protokol, bu protokolün üstesinden gelmeyi ve standartlaştırmayı amaçladığı benzersiz zorluklar sunan FFPE doku örneklerinde ecDNA da dahil olmak üzere gen amplifikasyonunu tespit etmek için FISH’in yürütülmesi için kapsamlı, tamamen optimize edilmiş, adım adım talimatlar sağlar. Araştırmacılar bu protokolü izleyerek, gen amplifikasyonunu değerlendirmek için tekrarlanabilir şekilde yüksek kaliteli görüntüleme verileri elde edebilirler.
Fokal onkogen amplifikasyonunun incelenmesi, kanser oluşumunu, ilerlemesini ve tedavi direncini yönlendirdiği için çok önemlidir1. Daha da önemlisi, onkogenler ve immün düzenleyicileyici genler, asimetrik kalıtımları kanserdegenetik heterojenliği teşvik eden ekstrakromozomal DNA’lar (ecDNA) olarak çoğalabilir 2,3. ecDNA, tedavi direnci ve olumsuz klinik sonuçlarla ilişkilendirilmiştir 4,5,6.
Formalinle sabitlenmiş parafine gömülü (FFPE) doku örnekleri, patoloji laboratuvarlarında geniş bir arşiv kaynağını temsil eder ve retrospektif çalışmalar için bol miktarda bilgi sunar. Bununla birlikte, FFPE örneklerinden PCR veya dizileme yoluyla moleküler verilerin çıkarılması, fiksasyon sırasında nükleik asit parçalanması, bozunması ve çapraz bağlanma nedeniyle zordur7. FFPE dokularının moleküler analizi için mevcut olan bir dizi teknik arasında, floresan in situ hibridizasyonun (FISH) spesifik DNA dizilerini görselleştirmek için etkili olduğu kanıtlanmıştır8.
Modern moleküler tanı tekniklerinin ilerlemesine rağmen, FISH’in tek hücre düzeyinde gen amplifikasyonunu görselleştirme ve ölçme yeteneği, tümör oluşumunun altında yatan moleküler mekanizmalar ve klinik sonuçlar hakkında değerli bilgiler sağlar. İlgilenilen hedef geni tamamlayan floresan etiketli problar kullanarak, FISH, bir onkogenin lokalizasyonunu uygun bir şekilde çözebilir ve tek tek hücreler içinde onkogen amplifikasyonu (ecDNA gibi) şeklini çıkarabilir, aksi takdirde diğer teknolojiler aracılığıyla imkansız veya pahalıdır. Bu nedenle FISH, tümör heterojenliğini ve klonal evrimi değerlendirmek için ekonomik bir yol sunar9. Ayrıca, otomasyon, görüntüleme ve hesaplamalı analizdeki ilerlemeler, FISH verilerinin yüksek verimli analizini kolaylaştırarak, büyük doku kohortlarında gen amplifikasyonunun sağlam bir şekilde ölçülmesini sağlamıştır10.
Bununla birlikte, FISH’in FFPE dokusuna uygulanması, çapraz bağlama artefaktları ve arka plan otofloresansı dahil olmak üzere doğal zorluklar sunar. Bu engellerin üstesinden gelmek, doğru ve tekrarlanabilir sonuçlar elde etmek için her prosedürün dikkatli bir şekilde optimize edilmesini gerektirir. Bu makale, FFPE doku örneklerinde gen amplifikasyonunu araştırmak için FISH’i uygulamak için adım adım, tamamen optimize edilmiş bir protokol sağlar. ERBB2 (HER2) gen lokusunu hedefleyen bir prob kullanarak, FISH’in meme kanseri hastalarından alınan FFPE örneklerinde ERBB2 amplifikasyon durumunu sağlam bir şekilde tespit edebileceğini gösteriyoruz. ERBB2’nin ecDNA olarak amplifiye edilip edilmediğini tahmin etmek bile mümkündür. Mevcut literatürü ve deneysel bulgularımızı sentezleyerek, FISH tabanlı analizin metodolojik hususlarını, teknik zorluklarını ve potansiyel tuzaklarını aydınlatıyoruz. Ayrıca, çeşitli kanser türlerinde gen amplifikasyon profillemesinin klinik önemini tartışıyor, prognostik önemini ve kişiselleştirilmiş terapötik stratejiler için potansiyelini vurguluyoruz.
Özetle, bu makale, FFPE doku örneklerinde gen amplifikasyonunu incelemek, tümör biyolojisi hakkında benzersiz bilgiler sunmak ve onkolojide klinik karar vermeye rehberlik etmek için değerli bir araç olarak FISH’in önemini vurgulamaktadır. Devam eden iyileştirme ve tamamlayıcı moleküler tahlillerle entegrasyon ile FISH tabanlı analiz, kanser patogenezi konusundaki anlayışımızı daha da geliştirmeye ve hassas tıp çağında hasta sonuçlarını iyileştirmeye hazırdır.
FISH, sitogenetik tanı için hızlı ve uygun fiyatlı bir seçenektir. Özellikle ecDNA’nın kanserde bulunup bulunmadığının belirlenmesinde, FISH kanıtları altın standart1 olmaya devam etmektedir. FFPE dokusundaki FISH, bir hastanın biyopsi örneklerinde gen durumunun hızlı bir şekilde belirlenmesine olanak tanıyarak daha hızlı tanı konulmasına ve hastalığın ilerlemesi boyunca değişikliklerin izlenmesine olanak tanır. Bu teknik, patoloji için önceden toplanmış olan klinik örneklerin test edilmesi için özellikle değerlidir.
Bu protokol birkaç kritik adımı içerir. İlk adım, kapsamlı bir deparafinizasyondur. Artık parafin, FISH hibridizasyonunu bozabilir. Numune 2. adımdan sonra hala mumsu görünüyorsa, tekrar taze ksilen veya ikameleri ile muamele edilmelidir.
İkincisi, protein ekstraksiyonu ve sindirimi kritik öneme sahiptir. Bu işlemler sadece DNA’nın FISH probuna erişilebilirliğini arttırmakla kalmaz, aynı zamanda otomatik floresansı da önemli ölçüde azaltır. Bu protokol üç deproteinizasyon adımı içerir. 0.2 N HCl ve 10 mM sitrik asit ile tedavi basit olsa da, proteinaz K sindirimi optimizasyon gerektirebilir. Aşırı sindirim, proteinaz K kullanılırken en yaygın hatadır ve hale şeklinde çekirdeklerle sonuçlanır. Sindirim süresinin kısaltılması çekirdek morfolojisini iyileştirecektir. Ek olarak, ilk ve son numune arasındaki zaman farkını en aza indirmek için aynı anda dörtten fazla numunenin sindirilmemesi önerilir. Sağlam bir çekirdeğin bile yüksek büyütmeli ve yüksek çözünürlüklü mikroskopi altında bir hale olarak görünebileceğine dikkat etmek önemlidir. Bunun nedeni, çekirdeğin aynı odak düzleminde olmamasıdır. Bu nedenle, nükleer morfolojiyi incelemek için birden fazla Z-yığını alınması ve maksimum bir projeksiyon yapılması önerilir.
Son olarak, otofloresansın söndürülmesi önerilir. Asit ekstraksiyonu ve proteinaz K sindirimi, protein kaynaklı arka planı önemli ölçüde azaltabilse de, floresan metabolitleri yine de görüntüleme kalitesini etkileyebilir.
FISH, fokal gen amplifikasyonunu tanımlamada benzersiz uzamsal çözünürlük sunarken, sınırlamaları vardır. İlk olarak, içerik ve verim, PCR veya yeni nesil dizileme (NGS) tabanlı yaklaşımlara kıyasla düşüktür. Tipik olarak, farklı renklerde bir ila üç FISH probu, özel ekipman olmadan tek bir slayta uygulanabilir. Bununla birlikte, otomasyon teknolojilerindeki gelişmeler, yerinde sıralama21 gibi yüksek içerikli ve yüksek verimli FISH’i mümkün kılmıştır. İkincisi, FISH prob tasarımı önceden bilgi gerektirir. Kanserde tekrarlayan fokal amplifikasyon olaylarını belirlemeye yönelik devam eden çabalar, laboratuvar ve klinik uygulamalar için önceden tasarlanmış FISH panellerinin oluşturulmasını sağlamıştır. Örneğin, MYC ailesi onkogenleri, kemoterapi direncine aracılık etmek için küçük hücreli akciğer kanserinde sıklıkla ecDNA olarak amplifiye edilir. Bu nedenle, MYC, MYCL ve MYCN genlerini hedefleyen bir FISH paneli, biyopsilerde tedavi yanıtlarının belirlenmesini hızlandırabilir. Karşılaştırıldığında, NGS, ilgilenilen genlerin daha tarafsız bir şekilde taranmasına izin verir. Bununla birlikte, NGS tabanlı teknolojiler arasında, yalnızca hesaplama pahalı analiz22 ile tüm genom dizilimi ecDNA’yı karakterize edebilir.
Özetle, FFPE örneklerinde fokal gen amplifikasyonunu araştırmak için sağlam ve kapsamlı talimatlar sunuyoruz. FISH sinyal modelini inceleyerek, bir gen lokusunun amplifiye edilip edilmediği ve nasıl yükseltildiği kesin olarak netleşir. Kopya sayısı ve amplifikasyon şekli (kromozom veya ecDNA) ile ilgili sitogenetik bilgileri çıkarmak için makine öğreniminin interfaz çekirdeklerinin görüntü analizine23 entegrasyonunu öngörüyoruz, böylece moleküler tanı sürecini düzene sokuyor ve kanserdeki patogenetik mekanizmalar hakkındaki anlayışımızı geliştiriyoruz.
The authors have nothing to disclose.
SW, Teksas Kanser Önleme ve Araştırma Enstitüsü (RR210034) tarafından desteklenmektedir ve bu enstitü tarafından desteklenmektedir.
DAPI | Tocris Bioscience | 5748 | Nucleus staining |
Dextran sulfate 50% solution | EMD Millipore Sigma | S4030 | Probe hybridization buffer |
ERBB2 (HER2) FISH Probe | Empire Genomics | ERBB2-20-RE | FISH probe |
Ethanol | Decon Labs | 2716 | Dehydrating and hydrating tissue |
Formamide | Thermo Scientific Chemicals | 205821000 | Probe hybridization buffer |
Formula 83 (Xylene substitute) | CBG Biotech | CH0104A | Removing paraffin |
Hydrochloric acid | Fisher Chemical | A144-500 | Sample pretreatment |
IGEPAL CA-630 | Thermo Scientific Chemicals | J19628K2 | Slide washing |
Proclin 300 | Sigma-Aldrich | 48914-U | Preservative for SSC buffer (optional) |
Proteinase K (800 units/mL) | New England Biolabs | P8107S | Protein digestion |
RNase A (20 mg/mL) | New England Biolabs | T3018L | Probe hybridization buffer |
Slide Moat Hybridization System | Boekel Scientific | 280001 | Sample denature and hybridization. Alternative hot plates are acceptable. |
Sodium chloride | Fisher Chemical | S2713 | SSC buffer |
Sodium citrate dihydrate | Fisher BioReagents | FLBP3271 | SSC buffer and sample pretreatment |
Tris-EDTA (TE) buffer | Fisher BioReagents | BP2473500 | Proteinase K digestion buffer |
Tween-20 | Fisher BioReagents | BP337-500 | Probe hybridization buffer |
Vectashield antifade mounting media | Vector Laboratories | H190010 | Slide mounting |
Vector TrueVIEW | Vector Laboratories | SP8400 | Autofluorescence quenching kit |
.