Summary

Construindo uma plataforma High-throughput Screening para avaliar a heterogeneidade da amplificação do Gene HER2 no câncer de mama

Published: December 05, 2017
doi:

Summary

Distribuição heterogênea de células HER2-positivo pode ser observada em um subconjunto dos cancros da mama e gera dilemas clínicas. Aqui, apresentamos um protocolo confiável e econômico para definir, quantificar e comparar a heterogeneidade genética de HER2 intra-tumor em uma grande série de cancros da mama de forma heterogénea transformados.

Abstract

Terapias alvo contra o receptor do fator de crescimento epidérmico humano (HER2) de 2 mudaram radicalmente os resultados dos pacientes com câncer de Mama HER2-positivo. No entanto, uma minoria de casos exibe uma distribuição heterogênea de células HER2-positivo, que gera grandes desafios clínicos. Até à data, não há protocolos confiáveis e padronizados para a caracterização e quantificação de amplificação de gene HER2 heterogênea em grandes coortes têm sido propostos. Aqui, apresentamos uma metodologia de alta produtividade para avaliar simultaneamente o status HER2 em diferentes áreas topográficas de vários cancros da mama. Em particular, ilustramos o procedimento laboratorial para construir aprimorado os microarrays do tecido (TMAs) incorporando um mapeamento alvo dos tumores. Todos os parâmetros TMA foram otimizados especificamente para a prata em situ da hibridação (SISH) de formalina-parafina (FFPE) mama tecidos fixados. Análise imunohistoquímica de biomarcadores os prognósticos e preditivos (isto é, ER, PR, Ki67 e HER2) deve ser realizada utilizando procedimentos automatizados. Um protocolo personalizado de SISH foi implementado para permitir uma análise molecular de alta qualidade através de vários tecidos que passou por diferentes procedimentos de fixação, processamento e armazenamento. Neste estudo, nós fornecemos um prova de princípio que sequências específicas de DNA pode ser câncer de mama de forma heterogénea transformados e simultaneamente localizadas em áreas topográficas distintas de múltiplos usando um método eficiente e econômico.

Introduction

HER2 é um proto-oncogene que é overexpressed e amplificado em 15-30% de mama invasivo todos os cancros1,2. Superexpressão de HER2 é inferido pela presença de > 10% células com membrana forte imuno-histoquímica (IHC) coloração (3 +), enquanto a amplificação do gene pode ser avaliada quando a proporção de HER2/Centrómero é ≥2 ou o número de cópia do gene é ≥ 6, na contagem de pelo menos 20 células por em situ da hibridação (ISH)3.

Heterogeneidade genética intra-tumor tem sido amplamente descrita em cânceres de mama, sendo um contribuinte potencialmente adverso para avaliação de biomarcadores e tratamentos resposta4. De acordo com a faculdade de americana patologistas (CAP), HER2 heterogeneidade existe se HER2 é amplificado em > 5% e < 50% do tumor infiltrando-se células5. Lamentavelmente, a incidência real da heterogeneidade espacial HER2 no câncer de mama continua a ser um assunto de controvérsia entre os patologistas, com alguns autores de manutenção que é um evento extremamente raro e outros, sugerindo que até 40% dos casos são HER2-heterogêneos1,5,6,7,8,9,10. Apesar dos mecanismos biológicos subjacentes a esta condição não são ainda totalmente esclarecido, os impactos clínicos e prognósticos da heterogeneidade de HER2 intra-tumor são cruciais para a de pacientes de câncer de mama11.

Recentemente, técnicas moleculares brilhante-campo, tais como o cromogênico ISH (CISH) e prata ISH (SISH), têm emergido como métodos confiáveis para detectar heterogeneidade HER2 em tecidos FFPE, com algumas vantagens em comparação com fluorescente ISH (FISH)12. Lamentavelmente, a análise em massa dos casos simples continua a ser impraticável em estudos de coorte-grande investigação. Vários grupos têm sugerido que a combinação da histoquímica, IHC e ISH com tecnologias TMA poderia representar uma estratégia valiosa no estudo de câncer biologia13,14,15,16. Com este método amplamente adotado, amostras de tecido de diferentes pacientes analisáveis simultaneamente, minimizando o tecido e os reagentes empregados e, assim, fomentar a análise uniforme de uma grande série de casos14. No entanto, não há protocolos estão disponíveis para a caracterização molecular de elevado-produção simultânea de múltiplas amostras de tecido que foram submetidos a diferentes de processamento em termos de reagentes, tempos de fixação e métodos de conservação empregados, tais como arquivamento blocos.

Tendo em conta as implicações clínicas e prognósticos da heterogeneidade espacial HER2 no câncer de mama, desenvolvemos uma plataforma integrada de molecular para avaliá-la em grande série de casos de forma heterogénea transformados. Aqui, podemos retratar as estratégias de laboratório para gerar e analisar a heterogeneidade intra-tumor de amplificação do HER2 em alto rendimento TMAs do câncer de mama por meio de SISH. O protocolo a seguir foi desenvolvido para medir os tumores > 5 mm (> pT1b de acordo com o TNM 2017)17. Para lesões menores, recomendamos realizar a análise em seções seriais Full-face. Nosso processo permite a análise simultânea de IHC e SISH até 30 dos cancro da mama, englobando uma média de 6 áreas distintas (intervalo de 4-8) para cada caso. No total, 180 núcleos de tecido de 1 mm de diâmetro, com 500 µm entre os núcleos e 2 mm entre a grade e bordas serão gerados para cada bloco TMA.

Protocol

Este estudo foi aprovado pelas placas de revisão institucional da IRCCS Ca’ Granda Foundation, Hospital Policlínico, Milão, Itália. 1. seleção de pacientes e espécimes de tecido Recuperar os slides arquivamento de todos os casos a serem analisados, incluindo todos os disponível hematoxilina e eosina (H & E) e slides de IHC do diagnóstico original e, se estiver presente, um H & E de correspondem tecido mamário não-neoplásicos (por exemplo, margem cirúrgica) .</li…

Representative Results

Em geral, 444 mama invasivo cânceres foram incorporados em 15 TMAs especificamente otimizados para análises ISH. Entre os 2.664 pontos amostrados, 2.651 (99,5%) eram representativas das áreas previamente selecionadas e, portanto, considerado favorável para análises subsequentes. Heterogeneidade de intra-tumor foi determinada por meio de IHC e SIH, com particular ênfase para as distribuições heterogêneas de clones de HER2-positivo nas áreas topográficas distintas dos tumores. <s…

Discussion

Aqui, temos as estratégias de laboratório para realizar análises SISH do gene HER2 e sua correspondente Centrómero em alto rendimento TMAs dos cancros da mama de forma heterogénea transformados detalhados. Este método é econômico e pode ser realizado na maioria dos laboratórios para o estudo da heterogeneidade de amplificação do gene HER2 em grandes coortes de mama câncer obtida forma patologia archives.

Devido a importância clínica do HER2 testes em câncer de …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Nenhum.

Materials

Surgipath Paraplast Leica Biosystems, Wetzlar, Germany, EU 39601006 Tissue embedding medium, 56 °C melting point
Eosin Y  1% water solution Bio Optica, Milan, Italy, EU 510002 Eosin yellowish, water-soluble
Carazzi’s hematoxylin Bio Optica, Milan, Italy, EU 506012 Alum hematoxylin ripened using potassium iodate
Diamond quality Laboindustria, Arzergrande, Italy, EU 33533 26×76 mm microscope slides
Leica CV Mount Leica Biosystems, Wetzlar, Germany, EU 14046430011 Mounting medium, with no monomers, based on polymers of butylmethacrylate in xylene
FLEX IHC microscope slides Agilent Technologies (Dako),  Santa Clara, CA, USA K8020 Coated microscope slides for adhesion of FFPE for use in IHC
BenchMark ULTRA Ventana medical system, Tucson, AZ, USA N750-BMKU-FS Slide staining system
CONFIRM anti-Estrogen Receptor (ER) (SP1) Rabbit Monoclonal Primary Antibody Ventana medical system, Tucson, AZ, USA 790-4324 Primary antibody, ready-to-use
CONFIRM anti-Progesterone Receptor (PR) (1E2) Rabbit Monoclonal Primary Antibody Ventana medical system, Tucson, AZ, USA 790-2223 Primary antibody, ready-to-use
CONFIRM anti-Ki-67 (30-9) Rabbit Monoclonal Primary Antibody Ventana medical system, Tucson, AZ, USA 790-4286 Primary antibody, ready-to-use
PATHWAY HER2 (4B5) Rabbit Monoclonal Primary Antibody Ventana medical system, Tucson, AZ, USA 790-4493 Primary antibody, ready-to-use
ultraView Universal DAB Detection Kit Ventana medical system, Tucson, AZ, USA 760-500 Indirect, biotin-free system for detecting mouse IgG, mouse IgM and rabbit primary antibodies
INFORM HER2 Dual ISH DNA Probe Cocktail Ventana medical system, Tucson, AZ, USA 780-4422 INFORM HER2 Dual ISH assay – Dual color in situ hybridization FDA approved automated assay for determining HER2 gene status in breast cancer patients 
ultraView Silver ISH DNP Detection Kit Ventana medical system, Tucson, AZ, USA 800-098
ultraView Red ISH DIG Detection Kit Ventana medical system, Tucson, AZ, USA 800-505
ISH Protease 3 Ventana medical system, Tucson, AZ, USA 780-4149 Used in the ISH process to remove protein that surrounds the target DNA sequences of interest
Hematoxylin Ventana medical system, Tucson, AZ, USA 760-2021 Modified Gill's hematoxylin counterstain reagent
Hematoxylin II Counterstaining Ventana medical system, Tucson, AZ, USA 790-2208 Modified Meyer's hematoxylin counterstain reagent
Bluing reagent Ventana medical system, Tucson, AZ, USA 760-2037 Aqueous solution of buffered lithium carbonate for bluing hematoxylin stained sections on glass slides
HybReady Ventana medical system, Tucson, AZ, USA 780-4409 Formamide-based buffer for ISH assays
EZ Prep (10x) Ventana medical system, Tucson, AZ, USA 950-102 Concentrate solution for paraffin removal from tissue samples during IHC and ISH reactions, and to dilute 1:10.
SSC Buffer (10X) Ventana medical system, Tucson, AZ, USA 950-110 Sodium Chloride Sodium Citrate buffer solution is used for stringency washes and to rinse slides between staining steps and provide a stable aqueous environment for the in situ hybridization reactions. Dilute 1:5.
ULTRA LCS Ventana medical system, Tucson, AZ, USA 650-210 Prediluted (ready-to-use) coverslip solution used as a barrier between the aqueous reagents and the air to prevent evaporation in the IHC and ISH reactions
Reaction Buffer (10x) Ventana medical system, Tucson, AZ, USA 950-300 Tris based buffer solution (pH 7.6 ± 0.2) to rinse slides between staining steps during IHC and ISH. Dilute 1:10.
ULTRA Cell Conditioning (ULTRA CC2) Ventana medical system, Tucson, AZ, USA 950-223 Pretreatment steps in the processing of tissue samples during IHC and ISH. Ready to use.
ULTRA Cell Conditioning (ULTRA CC1) Ventana medical system, Tucson, AZ, USA 950-224
ultraView Silver Wash II Ventana medical system, Tucson, AZ, USA 780-003 Ready-to-use solution to rinse slides between IHC and ISH staining steps
Microtome Leica Biosystems, Wetzlar, Germany, EU RM 2255 Automated rotary microtome
Multistainer Leica Biosystems, Wetzlar, Germany, EU ST 5020 Workstation for automated staining and coverslipping
Minicore 1 Alphelys, Plaisir, France, EU 00-MICO-1 Semi-automatic arrayer for TMA contruction with TMA Designer 2 embedded software
Aperio ScanScope CS2 Leica Biosystems, Wetzlar, Germany, EU K080254 Image capture device – digital pathology scanner
Tissue-Tek III Uni-Cassette Sakura Finetek Europe B.V 4135 Cassette
Tissue-Tek Paraform Standard Base Mold Sakura Finetek Europe B.V 7055 Stainless-Steel base metal mold

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Ercoli, G., Lopez, G., Ciapponi, C., Corti, C., Despini, L., Gambini, D., Runza, L., Blundo, C., Sciarra, A., Fusco, N. Building Up a High-throughput Screening Platform to Assess the Heterogeneity of HER2 Gene Amplification in Breast Cancers. J. Vis. Exp. (130), e56686, doi:10.3791/56686 (2017).

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