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Medicina

RNAscope para<em> Em situ</em> Detecção de Papilomavírus Humano transcricionalmente ativo em Cabeça e Pescoço Carcinoma de células escamosas

Published: March 11, 2014
doi:
10.3791/51426
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1Advanced Cell Diagnostics, Inc.

Summary

A presença de HPV de alto risco no tecido do tumor de cabeça e pescoço está associada a resultados favoráveis. O RNA recentemente desenvolvido na técnica de hibridização in situ chamado RNAscope permite a visualização direta de HPV E6/E7 mRNA em cortes de tecido FFPE.

Abstract

O "padrão ouro" para detecção de HPV oncogênico é a demonstração de HPV de alto risco transcricionalmente ativo no tecido tumoral. No entanto, a detecção de E6/E7 mRNA por transcrição Polymerase Chain Reaction reversa quantitativa (qRT-PCR) requer a extração de RNA que destrói o tecido tumoral contexto crítico para a correlação morfológica e tem sido difícil de ser adotada na prática clínica rotineira. Nosso RNA recentemente desenvolvido em tecnologia de hibridização in situ, RNAscope, permite a visualização direta de RNA em, (FFPE) tecido embebido em parafina fixado em formalina com sensibilidade única molécula e resolução de uma única célula, o que permite altamente sensível e específico na análise in situ de qualquer biomarcador RNA em amostras clínicas de rotina. O ensaio RNAscope HPV foi concebido para detectar o ARNm de E6/E7 de genótipos de HPV de alto risco (HPV 16, 18, 31, 33, 35, 52, e 58), utilizando um conjunto de sondas específicas de genótipo. Ela demonstrou excelente sensibilidadee especificidade em relação ao método atual "padrão ouro" de detectar E6/E7 mRNA por qRT-PCR. Estado HPV determinado pela RNAscope é fortemente prognóstico do resultado clínico em pacientes com câncer de orofaringe.

Introduction

Contas de infecção pelo papilomavírus humano de alto risco (HR-HPV) para cerca de 5% de todos os cânceres em todo o mundo 1. A incidência de câncer de orofaringe associadas ao HPV tem aumentado nas últimas décadas, especialmente entre os homens. Carcinoma HPV-positivos orofaríngeo de células escamosas (OPSCC) provavelmente constituem a maioria de todos os cânceres de cabeça e pescoço, nos Estados Unidos nos próximos 20 anos 2. Carcinomas de células escamosas da orofaringe causados ​​pelo HPV estão associados com a sobrevivência favorável e status HPV tumor é um fator prognóstico forte e independente para a sobrevivência 3.

Evidência para a ativação da transcrição dos oncogenes virais E6 e E7 é considerada o padrão ouro para a presença de HPV clinicamente relevante 4. No entanto, a detecção de ARNm de E6/E7 de tecido de tumor fresco pela técnica de RT-PCR não é prático na prática clínica de rotina e tem sido limitada aos laboratórios de investigação. Recentemente, nós have desenvolveu uma tecnologia de RNA ISH romance chamado RNAscope, que permite a detecção multiplex em células individuais com uma única molécula de RNA sensibilidade em formalina parafina fixo amostras de tecido incorporados (FFPE) 5-10. Nós fornecemos três linhas de evidência para uma única molécula de detecção 5. Primeiro, o design e sistema de amplificação de sinal de sonda RNAscope permitiu a detecção de uma única cópia HER2 alvos de DNA genômico em HeLa e SK-BR-3 linhas celulares. Em segundo lugar, quando comparado com os sinais de ADN genómico de HER2, a distribuição das intensidades de fluorescência do sinal HER2 mRNA pontos em células HeLa era consistente com uma molécula por ponto. Em terceiro lugar, o número de sinais de HER2 de mRNA por célula pontos combinados intimamente o número de cópias de mRNA HER2 estimado por um ensaio de quantificação baseado em solução, apoiando ainda mais a detecção de uma única molécula. Além disso, a coloração de contraste de núcleos com DAPI em microscopia fluorescente ou com hematoxilina em microscopia de campo claro permite a visualização de núcleos individuais, which por sua vez, permite a detecção e quantificação de alvos de ARN sobre uma base de uma única célula 10. A capacidade de analisar a expressão do gene in situ em amostras clínicas de rotina faz RNAscope uma plataforma promissora para o diagnóstico da patologia, especialmente os ensaios baseados em secção de tecido FFPE 10,11. Nós desenvolvemos um ensaio de HPV baseada em RNAscope para detectar ARNm de E6/E7 de genótipos de HPV de alto risco (HPV16, 18, 31, 33, 35, 52, e 58), utilizando um conjunto de sondas específicas de genótipo. Nossos estudos recentes em OPSCC têm mostrado que o ensaio RNAscope HPV é altamente sensível e específico para determinar o status do HPV em tecidos FFPE 12-17, e também informa o prognóstico em OPSCC 12,16.

O princípio da tecnologia RNAscope foi anteriormente descrito 5. Aqui, nós descrevemos o protocolo de ensaio RNAscope completa e demonstrar a sua utilização na detecção de HR-HPV em secções de tecidos tumorais FFPE.

Protocol

1. Sample, Equipamento e Preparação do reagente Corte amostra de tecido em blocos de 3-4 mm de espessura, fixar em fresco formalina a 10% neutra tamponada por 16-32 horas à temperatura ambiente (25 º C) e inserir em parafina. Corte FFPE em seções de 5 ± 1 mM espessura dos blocos FFPE, montar seções em slides e ar seco. Nota: Os slides podem ser armazenados à temperatura ambiente sob dessecação por até 3 meses. As lâminas de tecido montadas deve ser cozido numa seco durante a 60 ° C durante 1 hora antes do ensaio RNAscope. Traga Hibridização forno a 40 ° C. Coloque um papel umidificação no Tabuleiro do controle de umidade. Adicionar 50 ml de dH 2 O para o Livro umidificação de molhá-lo completamente. Insira a bandeja coberta para o forno para pré-aquecimento por pelo menos 30 minutos antes de usar. Adicione 700 ml de 1x Solução Pretreat 2 (10 nl, pH 6, tampão de citrato) por diluição 10x Solução de pré-tratamento em dH2O Aqueça o 1x Pretreat 2 Solução para ferver e maintain a temperatura entre 100-104 ° C enquanto prevenindo sobre-ebulição. Faça 3 L 1x Wash Buffer (0,1 x SSC), diluindo pré-aquecido 50x Wash Buffer em dH 2 O. Preparar 2 x 200 ml de xileno e 2 x 200 ml de EtOH a 100% para desparafinização sob um exaustor. Preparar a solução de coloração Hematoxilina 50% e reagente bluing (0,01% de amônia da água) para o pós-coloração sob uma coifa. Preparar 200 ml de xileno, a 200 ml de 70%, e 2 x 200 ml de EtOH a 100% para a desidratação sob um exaustor. Pré-aquecer as sondas alvo a 40 ° C por 10 min e trazer Detecção RTU reagente Kit à temperatura ambiente, incluindo RTU AMP1, Amp2, AMP3, AMP4, Amp 5-Brown, e Amp6-Brown, exceto DAB Chromogen Brown-A e Brown-B . 2. RNAscope Assay Desparafinização e desidratação Após o cozimento, Retire a parafina cortes de tecido em xileno para 2 x 5 minutos com agitação freqüente, e desidratarem EtOH a 100% durante 2 x 3 min, com agitação frequente. Secar ao ar durante 5 minutos e extrair uma barreira hidrofóbica em torno da secção de tecido com uma barreira hidrofóbica Pen. Pré-tratamentos Incubar as secções de tecido com Pretreat 1 durante 10 minutos a RT para extinção da actividade de peroxidase endógena, enxaguar em dH2O Incubar as secções de tecido com Pretreat 2 mantidos à temperatura de ebulição durante 15 minutos para a recuperação de ARN, lavar duas vezes em dH2O Incubar as secções de tecido com Pretreat 3 durante 30 min a 40 ° C durante a digestão da proteína no forno HybEZ, lavar duas vezes em dH2O Alvo sonda de hibridação Sondas alvo HPV-HR 7 piscina incluem: HPV16, 18, 31, 33, 35, 52 e 58. Adicionar sondas de HPV, ubiquitina C (UBC) e bacterianas sondas dapB gene separadamente em três seções do tecido adjacente. A hibridização a 40 ° C no forno durante 2hr, depois enxaguar em tampão 1x Wash por 2 x 2 min à temperatura ambiente. A amplificação de sinal Incubar as secções de tecido com AMP1 (pré-amplificador) durante 30 min a 40 ° C, Amp2 (fundo redutor) durante 15 min a 40 ° C, AMP3 (amplificador) durante 30 min a 40 ° C, e AMP4 (sonda de marcação) durante 15 min a 40 ° C no forno HybEZ. Depois de cada passo de hibridação, lavagem em tampão 1x de lavagem para 2 x 2 min à temperatura ambiente. Incubar as secções de tecido com AMP5 durante 30 min e Amp6 durante 15 min a RT. Depois de cada passo de incubação, lavagem em tampão 1x de lavagem para 2 x 2 min à temperatura ambiente. Detecção de Sinal Incubar as secções de tecido com DAB 01:01 Mistura misturando igual volume de castanho e castanho-A-B por 10 min à temperatura ambiente, lavar duas vezes em dH2O Contracoloração <pclass = "jove_content"> cortes de tecido mancha com solução a 50% de hematoxilina por 2 min à temperatura ambiente, lave com dH 2 O até lâminas são claras, enquanto o tecido ficar roxo. Dip desliza para 0,01% de amônia em dH 2 O para 5x e seguiu com 5 mergulhos em dH 2 O. Deslize de montagem Desidratar as secções de tecido em 70%, 100%, e 100% de EtOH, durante 2 min cada, xileno, durante 5 minutos, montagem com meios de montagem baseada em xileno.

Representative Results

Fluxo de trabalho de ensaio RNAscope HPV O ensaio RNAscope tem um fluxo de trabalho altamente simplificada, que é semelhante à de IHC (Figura 1). Ele consiste em quatro etapas principais: pré-tratamentos, hibridação, amplificações de sinal e de detecção. Ele emprega uma estratégia de design da sonda única que garante sinal de alta fidelidade amplificação 5. No ensaio RNAscope HPV, os sete conjuntos de sonda HR-HPV são reunidas, todos reconhecidos pelo mesmo sistema de amplificação de sinal ligado a peroxidase de rábano (HRP). Sinais de hibridação específicos são detectados como precipitados castanhos formados por reacção catalisada por HRP cromogénico utilizando DAB como substrato, o qual pode ser facilmente visualizadas por microscopia de campo brilhante standard. Coloração Representante para detecção do HPV A Figura 2 mostra exemplos de imagens de cortes corados FFPE de cabeça e carcinoma de células escamosas pescoço. No caso de HPV-positivos (Fig.ure 2A), as sondas de HR-HPV detectado sinais puntiformes fortes especificamente nas células tumorais. A sonda detectada UBC numerosos sinais citoplasmáticos puntiformes em ambas as células tumorais e as células do estroma (figura 2B). A sonda dapB gene bacteriano demonstrou um fundo limpo (Figura 2C). No caso de HPV-negativo, tanto a sonda HR-HPV e a sonda dapB detectado nenhum sinal (Figuras 2D e 2F), enquanto que os sinais fortes foram detectados utilizando a sonda de UBC (Figura 2E). Neste ensaio, UBC serve como controlo positivo para avaliar a qualidade do RNA de tecido e dapB como controlo negativo para os sinais espontâneos. A pontuação para determinação do estatuto de HPV envolve examinar todas as três lâminas para cada caso. O nível de coloração no controlo deslizante negativo (dapB) corrediça é utilizada como ponto de corte: positividade HPV é definida pela presença de citoplasmática punctata e / ou coloração nuclear que era anteriormente o sinal no slide dabpB. <pclass = "jove_content" fo: manter-together.within-page = "always"> Figura 1. Fluxograma de ensaio RNAscope. Ilustração de fluxo de trabalho de ensaio RNAscope. O ensaio RNAscope contém quatro etapas principais, pré-tratamentos, a hibridação sonda alvo, amplificação de sinal e detecção do sinal. O procedimento de ensaio completo pode ser concluído em 8 horas. Clique aqui para ver imagem ampliada. Figura 2. Imagens exemplo de lâminas RNAscope coradas seções FFPE corados com sondas para HR-HPV, UBC (controle positivo) e dapB (controle negativo).a partir de dois casos HNSCC. AC. Caso de HPV positivo. A, expressão de E6/E7 do HPV HR-mRNA nas células tumorais. Inset, aumento de 40 vezes para mostrar sinais puntiformes. B e C) cortes de tecidos adjacentes que apresentam coloração positiva UBC (B) e negativo para dapB (C), respectivamente DF) HPV-negativos caso. D). Nenhuma coloração para HPV E6/E7 mRNA , similar ao controle negativo dapB (F). E) UBC coloração positiva. Clique aqui para ver imagem ampliada.

Discussion

O ensaio RNAscope HPV permitiu a visualização direta de E6/E7 mRNA in situ na cabeça associada ao HPV e carcinoma de células escamosas pescoço. O ensaio RNAscope é totalmente compatível com o tecido do tumor rotineiramente fixo e preserva a morfologia do tecido para as correlações histopatológicas (Figura 2). Uma vantagem chave do ensaio em relação aos métodos RNAscope CISH convencionais é que especificamente amplifica os sinais de hibridação (Figuras 2B e 2E) sem amplificação do ruído de fundo (Figuras 2C e 2F).

Na prática, o procedimento de ensaio RNAscope HPV pode ser concluída dentro de 8 horas ou convenientemente dividido em dois dias. O ensaio RNAscope HPV tem sido usado para determinar a infecção por HPV na cabeça e pescoço, carcinoma de células escamosas 12-16, que demonstra a sensibilidade 97% e especificidade de 93% utilizando qRT-PCR, como o método de referência 16. Chr convencionalISH omogenic para HR-HPV DNA é altamente específico, mas tem uma sensibilidade de 80% ~ 12. Imuno-histoquímica (IHQ) coloração para o celular substituto marcador p16 demonstra excelente sensibilidade, mas podem gerar resultados falsos positivos 15,18, especialmente na cabeça e pescoço nonoropharyngeal 15. O atual método "padrão ouro" de qRT-PCR para HPV E6/E7 detecção do RNAm requer tecido fresco congelado para melhores resultados e é tecnicamente complexo, o que limita seu uso apenas para o laboratório de pesquisa. Além disso, requer a extração de RNA que torna impossível correlacionar expressão HR-HPV E6/E7 mRNA com a histopatologia.

Há vários fatores críticos para o sucesso do ensaio RNAscope. Primeiro, para obter melhores resultados, os tecidos devem ser fixados em formalina a 10% fresco neutro tamponado à temperatura ambiente durante 16-32 horas de acordo com as diretrizes da ASCO / CAP 19. Em segundo lugar, o forno HybEZ é altamente recomendado, uma vez que permitemé um óptimo controlo de temperatura e umidade para a hibridização da sonda e as etapas de amplificação de sinal. Em terceiro lugar, é importante para remover o excesso de buffers residuais antes de cada passo, mas ainda manter a secção de tecido de secagem durante qualquer uma dessas etapas.

O procedimento RNAscope manual descrita aqui tem sido completamente automatizada em um sistema de corrediça-coloração automóvel comercial 10. Isso deve facilitar muito a normalização das condições de ensaio e salvar o trabalho manual precioso em laboratórios de patologia clínica. Além disso, o software de análise de imagem dedicado foi desenvolvido 10 para identificar automaticamente as células e sinais de coloração em um slide digitalizado, o que deve ajudar a eliminar a subjetividade e melhorar a reprodutibilidade na pontuação.

Em resumo, o ensaio RNAscope HPV detecta a presença de transcritos de E6/E7 de HPV-RH in situ de mRNA em tecidos FFPE. Tem um fluxo de trabalho que é familiar para labora patologia clínicatories por permitir a visualização direta destes em cortes de tecido. Ele oferece uma plataforma ideal para o exame (FFPE) amostras de tecido, e pode ser facilmente adotado por laboratórios de patologia de diagnóstico.

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Apoiado em parte pelo NIH conceder (R43/44CA122444) e DOD BRCP concessão (W81XWH-06-1-0682) para YL.

Materials


 

SuperFrost Plus slides Fisher Scientific 12-550-15
HybEZ Oven, Tray, and Rack Advanced Cell Diagnostics 310011, 310012, 310014
RNAscope 2.0 FFPE Reagent Kit – Brown Advanced Cell Diagnostics 310035
RNAscope HPV-HR7 Probe for HPV 16,18,31,33,35,52 and 58, E6/E7 mRNA Advanced Cell Diagnostics 312351
ImmEdge Hydrophobic Barrier Pen Vector Laboratory H-4000
100% EtOH American Master Tech Scientific ALREAGAL
Xylene  Fisher Scientific X3P-1GAL
Gill’s Hematoxylin I American Master Tech Scientific HXGHE1LT
Ammonia hydroxide Sigma-Aldrich 320145-500mL
Cover Glass 24×50 mm Fisher Scientific 12-545-F
Hot Plate Fisher Scientific 11-300-49SHP
Drying Oven Capable of holding temperature at 60 ± 1°C
Water Bath Capable of holding temperature at 40 ± 1°C
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Riferimenti

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Citazione di questo articolo
Wang, H., Wang, M. X., Su, N., Wang, L., Wu, X., Bui, S., Nielsen, A., Vo, H., Nguyen, N., Luo, Y., Ma, X. RNAscope for In situ Detection of Transcriptionally Active Human Papillomavirus in Head and Neck Squamous Cell Carcinoma. J. Vis. Exp. (85), e51426, doi:10.3791/51426 (2014).
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