このプロトコールは、ホルマリン固定パラフィン包埋組織試料の腫瘍含量パーセントを増加させる方法を提示する。
ホルマリン固定パラフィン包埋(FFPE)組織における汚染非腫瘍組織の存在は、ゲノム研究を大きく損なう可能性がある。本明細書では、下流の核酸抽出を行う前に不要な組織を除去および排除することによって、組織標本の腫瘍含量の割合を増強するように設計された方法であるマクロ解剖について説明する。FFPE組織ブロックを切片化し、4〜5μmのスライドマウント組織切片を作製した。ヘマトキシリンおよびエオジン(H&E)染色のために代表的なセクションが提出され、その後、ボード認定の病理学者によってレビューされました。レビュー中、病理学者はH&Eの腫瘍組織の領域を特定し、マークを付けた。完了したら、標識の付いたH&Eを使用して、同じ組織ブロックからの連続した染色されていない切片の切除をガイドしました。マクロ解剖の効果を実証するために、一致した大解剖および非解剖されたびまん性大細胞型B細胞リンパ腫(DLBCL)から抽出されたRNAを、DLBCLサブタイプおよびBCL2転座状態を決定することができるデジタル遺伝子発現アッセイ上で実行した。結果は、マクロ解剖が、調査されたサンプルの60%においてサブタイプまたはBCL2転座ステータスコールを変化させたことを示した。結論として、マクロ解剖は、核酸抽出の前に腫瘍濃縮を行うための簡単で効果的な方法であり、その生成物は下流のゲノム研究において自信を持って使用することができる。
通常の臨床診断プロセスの一部として収集され、臨床組織リポジトリに保持されるホルマリン固定パラフィン包埋(FFPE)組織は、がん研究を含むヒト研究のための膨大なリソース1を表す。ヒトの疾患に対する我々の理解が深まるにつれて、以前は形態学的および免疫表現型特性に基づく単一の実体であると考えられていた疾患が、実際には分子サブタイピングアッセイを必要とする別個の分子サブタイプで構成されていることがますます明らかになりつつある。その結果、これらのサブタイプを識別できる高感度ゲノムアッセイがますます重要になってきている2。FFPE組織は、固定関連の問題のためにゲノム技術との互換性が低いことで有名ですが、技術とプロトコルが進化するにつれて、これらの技術はこの臨床的に遍在する組織フォーマットとますます互換性が高まっています3,4,5。しかしながら、FFPE組織は、しばしば腫瘍と非腫瘍組織材料の混和物であり、非腫瘍材料の存在はしばしば望ましくないものであり、高い割合で存在する場合、ゲノム解析の結果を著しく損ない、影響を与える可能性がある6。実際、60%の最小腫瘍含量がこのような分析に頻繁に使用され、研究基準7を満たしているにもかかわらず、この閾値に満たない組織を除外することができる。これは、患者の組織が貴重で大量に収集することが困難なまれな疾患環境で特に問題になる可能性があります。
マクロ切除は、正常組織3の量を減らすことによって低腫瘍含量の影響を最小限に抑える方法である。核酸抽出の前にこのような交絡非腫瘍物質を除去することは、腫瘍百分率含量、ひいては抽出核酸の腫瘍純度を有意に増強することができる。組織切除は、専門家の病理学的レビューに決定的に依存しており、ここで、腫瘍領域は、ボード認定病理学者によって新たに生成されたヘマトキシリンおよびエオジン(H&E)染色組織切片上に同定され、丸で囲まれる8。丸で囲まれたH&Eは、不要な組織と標的組織の除去と収集をそれぞれガイドするために使用されます。このプロトコルは、メイヨークリニックのAIDS and Cancer Specimen Resource (ACSR) Technical Core Laboratoryで実施された病理学的レビューから組織採取までのマクロ解剖のステップを説明しています。
FFPE組織は、しばしば腫瘍組織と非腫瘍組織の不均一な混合である。高感度ゲノム検査は、臨床および研究環境の両方でますます普及しつつありますが、汚染された非腫瘍組織の存在によって混乱する可能性があります。実際、ゲノム研究には60%の最小腫瘍含量がしばしば推奨されます。腫瘍の割合は、腫瘍材料によって占める組織の面積によって、または組織内の腫瘍細胞の割合によって決定することができる。面積別の腫瘍は腫瘍純度の一般的に使用される測定基準ですが、必ずしも組織の正確な記述を描写するわけではありません。2つの組織、両方とも1000個の細胞を持ち、そのうち500個が腫瘍細胞であると考える。組織Aにおいて、500個の非腫瘍細胞は、腫瘍細胞のそれと同程度の体積を有する間質細胞である。この組織において、腫瘍の割合は、細胞性および面積の両方によって50%と考えることができる。組織Bにおいて、500個の非腫瘍細胞は、腫瘍細胞の4倍の体積を有する脂肪細胞である。この組織では、腫瘍の割合は依然として細胞性によって50%であるが、面積によって20%である。第3の組織である組織Cは、500個の腫瘍細胞と、腫瘍細胞の4倍および0.5倍の体積を有する400個の脂肪細胞および800個の間質細胞から構成される。100個の脂肪細胞が800個の間質細胞の体積に等しいと仮定すると、組織Cの腫瘍の割合は細胞性(500/1700)で29%であるが、それでも面積で20%である。組織Dはまた、腫瘍、脂肪、および間質細胞から構成され、体積比は1倍、4倍、および0.1倍である。ただし、セル数はそれぞれ 400、10、および 720 です。したがって、組織Dの腫瘍の割合は、細胞性によって35%(400/1130)であるが、面積によって78%である。これらの例は過度に単純化されており、現実世界の組織組成を反映していないが、組織組成の重要性と、面積および細胞性による腫瘍含量の違いを明確に伝えている。重要なことに、下流の核酸抽出のための腫瘍含量の濃縮に関しては、腫瘍細胞よりも多くの非腫瘍細胞からゲノム材料を抽出する交絡可能性が高まるため、腫瘍細胞性はより重要な属性である。これは、細胞性百分率の観点から組織の腫瘍含量を評価する必要性を強調するだけでなく、非腫瘍組織の潜在的な悪影響を最小限に抑えるために不要な組織を切除する必要性も強調する。組織濃縮にはいくつかの方法があり、主な方法はマクロ解剖およびマイクロダイセクションである。
マクロ解剖は、このプロトコルに記載されている方法であり、比較的迅速で単純であり、高価または特殊な装置を必要としない。マクロ切除は腫瘍含量を大幅に改善することができるが、非腫瘍物質を完全に排除するわけではないことを理解することは重要である。マクロ解剖の目的は、望ましくない組織から生じる「ノイズ」を低減するために、望ましくない組織を排除することによって関心組織を十分に富化することであり、これは次に、関心組織からの関心のあるシグナルを増強することができる。したがって、マクロ解剖媒介腫瘍富化は、関心のあるマーカー、特に存在量が少ないか発現不良の腫瘍特異的分子マーカーをよりよく検出するために、シグナル対ノイズ比を増強する方法である。しかし、マクロ解剖は、カミソリの刃などの粗いツールによって提供される精度の欠如のために制限があり、病理学者のマーカーの線の太さに起因する精度の問題、および病理学者のH&E境界をたどる際の潜在的なエラーの影響を受けやすい。上記でほのめかしたように、腫瘍自体の内部に埋め込まれた内在的かつ腫瘍誘導性の間質要素(すなわち、結合組織、間質線維芽細胞、血管、良性反応性リンパ球、マクロファージ)の存在のために、100%の腫瘍純度を達成することは不可能である。実際、多くの侵襲性またはびまん性浸潤性悪性腫瘍は、堅牢なデスモプラスティック間質応答を誘導し、間質線維芽細胞および他の非腫瘍性細胞型と密接に混合された腫瘍細胞のクラスターをもたらす。ここで、膵臓癌組織21のようなこの間質反応パターンに関連する腫瘍は、手動マクロ解剖よりもむしろデジタル誘導マイクロダイセクションからより多くの利益を得得る。
手動マイクロダイセクションは、針またはメスを用いた組織特異的細胞または集団の同定、解剖、および単離を助けるために顕微鏡下で行われ、マクロディスセクション22よりも精度が増すという利点を有する。しかし、手動マイクロダイセクションは、腫瘍含有量が少ない複雑な組織や、手動解剖と両立しない複雑な特徴を持つ複雑な組織に必要な繊細さを欠いた面倒なプロセスです。このような組織は、レーザーキャプチャマイクロダイセクションのような高精度の自動化された方法を使用して解剖することができる。実際、デジタル誘導マイクロダイセクションは、膵臓癌組織23において手動マクロダイセクションと比較してより高い割合の腫瘍内容物をもたらすことが示されている。しかし、これらの高精度の自動化方法の欠点は、専門的で高価な機器や高度に訓練された個人の必要性など、ワークフローへの組み込みを妨げています。遺伝子発現プロファイリングに対するマクロダイセクションとレーザーキャプチャマイクロダイセクション(LCM)の効果を比較したde Bruinらの研究では、LCMサンプルは総RNA収量が低く(平均30ng)、cDNAライブラリ調製入力しきい値24を満たすために2ラウンドのmRNA増幅が必要であることが判明しました。その結果得られたLCM遺伝子発現プロファイルは、マクロ解剖プロファイルが非腫瘍間質寄与の影響を受けるよりも、mRNA増幅のラウンドによって影響を受けることを発見し、マクロ解剖は信頼性の高い遺伝子発現データを生成するために適切に使用できると結論付けた24。
NanoStringデジタル遺伝子発現プロファイリングの重要な利点は、特に高度に分解されたFFPE由来RNAを扱う場合、RNA増幅やcDNAライブラリの調製などの酵素依存プロセスを必要としないことです。しかしながら、アッセイは通常、総RNA25,26の50〜300ngの間のインプットに対して最適化されており、de Bruinら24の知見に基づいて、組織インプットを増加させることなくマイクロディスsected組織と互換性がない可能性がある。組織サンプルが外科的切除ではなく小さな生検としてますます収集される時代には好ましくない需要です。DLBCL90アッセイに使用されたRNAインプットは、大解剖組織と非解剖組織の両方で68.5~300ngの範囲であった。結果は、マクロ解剖の結果、検査されたサンプルの60%でコール変化をもたらし、マクロ解剖されたサンプルのRNAインプットに関係なくこれらの変化が観察されたことを示している。しかし、低 RNA 入力の COO 確率は COO GCB/UNC 確率コールしきい値を侵食し、しきい値は GCB で 0 ~ <0.1、UNC で 0.1 ~ 0.9、ABC コール20 で >0.9 ~ 1.0 です。DLBCL COOの主なサブタイプはGCBとABCで、DLBCLの全ケースの41%と44%を占め、UNCは2つの中間グループを表し、ABCは最も積極的な20,27です。したがって、サンプルCのマクロ解剖時のCOOコールの変化は、GCBからABCへのCOOサブタイプの直接的な変化を引き起こさなかったが、GCBからUNCへの変化は、より攻撃的な疾患への移行を示唆している可能性がある。さらに、最近の研究は、UNCサブタイプが単なる中間サブタイプではなく、サブタイプ特異的な治療的に利用可能な属性を潜在的に有している可能性があることを示している28。同様に、サンプルAおよびEのマクロ解剖は、DHITsig呼び出しにおいてDH陰性からDH陽性へ、またはその逆への直接的な変化を引き起こさなかった。しかしながら、マクロ解剖時のGCBサンプル(サンプルA)のNEGからUNCLASSへの移動およびABCサンプル(サンプルE)のUNCLASSからNEGへの移動は、BCL2を含むダブルヒット転座がもっぱらGCB現象であると報告されているため、生物学的に適切である19。転座は伝統的に臨床現場でFISHによって遍在的に検出されていますが、それらの検出のためのより関与が少なく時間のかかる代替方法を特定する機運が高まっています。DLBCL90アッセイは、この必要性に対処する重要なツールであり、そこでは、このアッセイが臨床診断で使用されるFISHプローブへの不可解な転座を検出することができるという発見によって、その使用の理論的根拠が強化される29。
上記のマクロ解剖プロトコルは、研究者が一般的に使用される研究包含基準の閾値を下回る組織サンプルの腫瘍含有量を増加させることを可能にする簡単な方法を概説している。研究ワークフローにマクロ解剖を含めることで、研究者は腫瘍含有量を増加させることによって、腫瘍密度の低い組織を研究除外から救済することができます。その結果、結果として生じるRNAおよびDNA溶出物がゲノム調査中の腫瘍を表しているという信頼性が高まります。組織郭清のための他のより正確な方法が存在するが、より広大で非浸潤性、シート状、または固体様式で成長する腫瘍の場合、マクロ解剖で十分である可能性が高い。ここで提示された結果は、ゲノムアッセイおよびマクロ解剖における腫瘍純度が、これを達成するための信頼できるツールとして重要であることを強調している。
The authors have nothing to disclose.
この研究は、NIHが資金提供するAIDS and Cancer Specimen Resource (ACSR, UM1 CA181255-2) の生物標本科学プログラムの下で支援されています。ビデオは撮影され、メイヨークリニックメディアサービスによってポストプロダクション編集が行われました。
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 |