Degradação do ácido nucleico em tecido arquivamento, heterogeneidade do tumor e a falta de amostras de tecido congelado fresco pode afetar negativamente o serviços de diagnóstico de câncer em laboratórios de patologia em todo o mundo. Este manuscrito descreve a otimização de um painel de biomarcadores usando um ensaio de multiplex do grânulo magnético para classificar os cancros da mama.
Degradação do ácido nucleico em tecido arquivamento, heterogeneidade do tumor e a falta de amostras de tecido congelado fresco pode afetar negativamente o serviços de diagnóstico de câncer em laboratórios de patologia em todo o mundo. Amplificação do gene e expressão diagnóstico teste usando arquivamento ou material que requer transporte para manutenção de laboratórios, precisa de um teste mais robusto e preciso, adaptado para fluxos de trabalho clínicos atuais. Nossa equipe de pesquisa otimizada a utilização da Invitrogen™ QuantiGene™ Plex ensaio (Thermo Fisher Scientific) para quantificar o RNA em material de arquivo usando tecnologia ramificada-DNA (plasmático) em Luminex xMAP® grânulos magnéticos. O ensaio de expressão do gene descrito neste manuscrito é um método de rápida e multiplex de romance, que com precisão pode classificar o câncer de mama para os diferentes subtipos moleculares, omitindo a subjetividade da interpretação inerente em técnicas de imagem. Além disso, devido a baixa entrada de material necessário, tumores heterogêneos podem ser microdissected do laser usando hematoxilina e eosina (H & E) manchadas de seções. Este método tem uma ampla gama de aplicações possíveis, incluindo a classificação de tumor com potencial diagnóstico e medição de biomarcadores em biópsias de líquido, que permitiriam a melhor gestão do paciente e acompanhamento da doença. Além disso, a medição quantitativa de biomarcadores em material de arquivo é útil na pesquisa de Oncologia, com acesso a bibliotecas de material clinicamente-anotado, em que estudos retrospectivos podem validar potenciais biomarcadores e seus resultados clínicos correlação.
Otimização dos ensaios de RNA baseado usando fixada em formol parafina (FFPE) material de arquivo é desafiador devido à variabilidade no processamento do tecido cirúrgico e degradação do RNA causada por formol utilizado para tecido de preservação de integridade1, 2. Para superar a limitação de realizar estudos de expressão do gene exata do material de arquivo, nosso grupo usado o ensaio de multiplex do grânulo magnético plasmático. Em vez de amplificação enzimática de um modelo de destino, a tecnologia plasmático usa hibridização de sondas específicas e amplificação de um sinal de repórter3. As sequências de reconhecimento curto das sondas captura e deteção são projetadas para cruzar a curtos fragmentos de RNA de destino4. Além disso, o uso de tecido homogenates como matérias-primas direto neste ensaio, supera a inevitável perda de RNA que resulta da necessidade de purificação e extração de RNA prévia de ensaios. Amplificação de sinal, o uso de sequências de reconhecimento de curta e a exclusão de uma etapa de purificação, contribuam para a redução na variação técnica do ensaio. A tecnologia oferece a possibilidade de multiplexar o ensaio (até 80 destinos de RNA) e medir a expressão de um painel de metas de baixo material de entrada. Este protocolo descreve a preparação e a coloração das amostras de tecido para o laser microdissection. Mancha nas corrediças de membrana facilitar a imagem do tumor e arquitetura histológica para fornecer a seleção exata e perfilagem de: (1) o tumor e dutos de tecido mamário normais e (2) a célula maligna clones dentro de tumores heterogêneos.
Classificação molecular do cancro da mama é um processo que interroga marcadores moleculares para categorizar os pacientes tumores em três classes moleculares, ou seja, receptor 2 do fator de crescimento epidérmico humano, luminal (HER2)-subtipo enriquecido e basal. O subtipo enriquecido HER2 é bem definido, com alta expressão do receptor HER2, devido a amplificação do gene ERBB2, combinado com baixos ou ausentes de receptor de estrógeno (ER) e receptores de progesterona (PgR). O subtipo luminal é geralmente positivo para ER e o subtipo basal são em geral negativo para os três receptores (HER2, ER, PgR) e significativamente sobreposições com o triplo negativo mama câncer (TNBC) diagnóstico do subtipo5,6. Outros marcadores são usados para determinar características epiteliais e mesenquimais. Fibronectina (FN1) é um componente principal do compartimento mesenquimais de tecido da mama. Expressão aumentada de FN1 é acompanhada por Ki67 alta coloração e mostra uma assinatura para um mais invasivo tumor7,8 e está associado a metástase9. Curiosamente, FN1 foi encontrado para estar presente na microvesicles originários das células do tumor, que induziu a ativação dos sinais mitogênico em fibroblastos destinatário10. Daí, circulação aumentada como exosomes são um potencial marcador da deteção adiantada ou metástase e recaída11.
Seleção de área de tumor de câncer de mama transcriptional subtipos recorrentemente foi executada por macrodissection12,13. Para superar a heterogeneidade do tecido e aumentar a sensibilidade, combinamos confiantemente clássico tecido mancha com métodos de criação de perfil moleculares multiplex. Como prova de princípio, dois clones de câncer de mama distintos foram definidos por sua assinatura mesenquimal epitelial e potencial metastático. O fluxo de trabalho do protocolo descrito pode ser facilmente traduzido para a configuração actual do clínica e usado para isolar e caracterizar os subtipos de tecidos usando perfis de mRNA alvo selectivamente.
Um ensaio baseado em grânulo multiplex plasmático foi otimizado para quantificar a expressão do gene em RNA degradado derivado de tecido de câncer de mama FFPE e ductos mamários normais. Otimizando o ensaio, envolvido a desenvolver um algoritmo para classificar os tumores de câncer de mama em subtipos luminal e basais, utilizando 8 conhecidos biomarcadores e potencial de 5 normalizando os genes. Normalização de dados foi feita usando permutações dos genes normalizando. A seleção dos genes normalizando baseou-se na melhor previsão do status do receptor usando os genes do classificador Luminal/Basal. Para classificar subtipos Luminal/Basal dos tecidos FFPE, normalizando genes selecionados foram Beta-actina (ACTB), gliceraldeído 3-fosfato-desidrogenase (GAPDH) e hipoxantina Fosforibosiltransferase 1 (HPRT1).
O método pode ser adaptado para uso em outro diagnóstico e investigação das áreas de seleção adequada do conjunto de genes de normalização. Uma aplicação importante desse método no domínio da investigação é a medição de biomarcadores em arquivos um material que é bem anotado com desfechos clínicos. Isto poderia validar potenciais marcadores preditivos em estudos retrospectivos, rapidamente e com precisão e evitar estudos prospectivos a longo prazo aguardando dados de sobrevivência global e sobrevivência livre de doença. Atualmente, nosso grupo está investigando o uso do teste para detectar o receptor-positivo exosomes, que exige o desenvolvimento de um novo algoritmo usando alternativo normalizando os genes para a normalização de dados. O uso de líquido biópsias e ensaios de expressão do gene robusto permitirá ensaios multiplex alto throughput, adaptados para a gestão do paciente durante o tratamento e fornecer um meio para acompanhar a eficácia do tratamento, possíveis recaídas devido à resistência à terapia e o capacidade metastática do tumor.
Esse método também tem uma vasta gama de aplicações possíveis no diagnóstico de tumores e é adaptado para o fluxo de trabalho atual e diagnóstico. As principais vantagens deste método no campo diagnóstico incluem: (1) execução de ensaios de alta taxa de transferência, (2) excluindo a subjetividade e resultados ambíguos, originários de medidas baseada em imagem, (3) detecção precisa de alvos múltiplos ao mesmo tempo, que aumentar a precisão e não minimizar o uso de amostras de pacientes preciosas e (4) nenhuma exigência para instalações altamente especializadas e recursos humanos. O processo de amostragem otimizado, juntamente com a baixa entrada de material necessário para o ensaio multiplex baseada em grânulo, permite mais investigação da heterogeneidade de tumor; usando o laser microdissection para separar, com precisão, vários focos de tecido maligno da mesma seção do paciente, é possível comparar vários expressão gênica entre eles, bem como com tecido normal correspondente (Figura 4). Baixa entrada de material é vital para a aplicação diagnóstica em biópsias de tumor que fornecem o tecido do tumor limitado. A capacidade do ensaio para medir a expressão gênica de amostras de RNA degradadas permite fácil transporte de amostras para análise dentro de uma instituição ou a manutenção de laboratórios. Além disso, a análise da seção inteira também foi possível usando H & E manchado material (Figura 1).
Para o sucesso do presente protocolo, que é imperativo: (1) Certifique-se de uma amostragem adequada do tumor local/s que lysed para o ensaio e (2) desenvolver bem otimizado e validado algoritmos de normalização de dados, para cada painel de expressão de gene e/ou prognóstico individual ou biomarcadores preditivos. O primeiro depende da experiência técnica do técnico/cientista realizar a amostragem. É aconselhável tomar um núcleo adicional e preparar um microarray do tecido (TMA) no mesmo formato do ensaio multiplex do grânulo magnético (formato de 96 poços). Isto irá fornecer um arquivo de localizações tumorais como uma réplica das amostras utilizadas para o ensaio baseado em RNA. TMAs também podem ser avaliadas com outras técnicas para pesquisa de acompanhamento ou a validação dos resultados. O desenvolvimento de algoritmos de normalização é dependente do material a ser investigado e os normalização genes selecionados para normalização. Diferentes painéis de normalizar os genes são selecionados com base no nível e variabilidade de expressão na amostra analisada, e isso varia entre os tecidos de câncer de diferentes origens, exosomes de plasma ou células tumorais de circulação. Validação do ensaio inclui amostra de processamento desde várias preparações também resultará em algoritmos diferentes de normalização.
Para resumir, o uso da tecnologia plasmático em combinação com a tecnologia de microesferas magnéticas e a seleção do painel adequado de genes alvo, proporcionará a vantagem adicional de medição expressão gênica diretamente no tecido lysates derivado de pequenas quantidades de material do paciente, incluindo material, exosomes microdissected e circulação de células tumorais. Além de detecção de heterogeneidade do tumor, o uso adequado de painéis tem o potencial de detectar tumor derivado exosomes para o diagnóstico precoce e detecção precoce de recidivas. Desde que não há nenhuma necessidade para uma etapa de amplificação de ácidos nucleicos, a amplificação de sinal, usando a tecnologia plasmático, combinada com os cinemas baseado em grânulo, mede múltipla expressão gênica em material de arquivo clinicamente-anotado e fornecer um recurso para validação de biomarcador.
The authors have nothing to disclose.
O trabalho foi apoiado por (1) uma mama câncer projeto bolsa de estudos (2014-2016) financiado pela ação para Breast Cancer Foundation e ALIVE 2013 através da pesquisa, inovação e desenvolvimento Trust (RIDT) da Universidade de Malta, (2) da faculdade de medicina & Cirurgia, Universidade de Malta e (3) projeto ACT financiado pelo Conselho de Malta para ciência & tecnologia por meio de fusão: O R & I 2016 de programa de desenvolvimento de tecnologia. A publicação deste manuscrito é suportada através da concessão de Jove-Luminex.
Microtome | Leica | RM2235 | |
Heamatoxylin Mayer's | Sigma | MHS16-500mL | |
Eosin Y Aquaeous solution | Sigma | HT110216-500mL | |
Normal Rabbit Serum | Monosan | MONX10963 | Working dilution: 1/40 |
Biotinylated Rabbit anti-mouse | Dako | E0354 | Working dilution: 1/200 |
ER antibody (6F11) | Vector Laboratories | VPE614 | Working dilution: 1/45 |
HER2 antibody (CB11) | Novocastra | CB11-L-CE | Working dilution: 1/325 |
Ki67 antibody (MIB-1) | Dako | M7240 | Working dilution: 1/500 |
Avidin Biotin Complex kit | Vector Laboratories | PK-6100 | |
Nikon Eclipse Ti-E Inverted microscope | Nikon | Ti-E | 4x, 10x, 20x and 40x objectives |
Laser Microdissection membranes | Molecular Machines &Industries | S0103 | |
mmi CellCamera 1.4 | Molecular Machines &Industries | MX4285c-ACK07 | |
mmi Cellcut Plus | Molecular Machines &Industries | ||
Diffuser caps | Molecular Machines &Industries | 50210 | |
mmi Celltools Software v.4.01rcl | Molecular Machines &Industries | ||
Eppendorf Thermomixer comfort | Eppendorf | 5355000038 | |
1.5mL heating block for Eppendorf Thermomixer | Eppendorf | 22670522 | |
96-well plate heating block for Eppendorf Thermomixer | Eppendorf | 22670565 | |
Labnet Vortemp 56 Shaking incubator | Labnet | 52056A-220 | |
LX200 100/200 | Luminex | Magnetic bead analyser | |
Invitrogen QuantiGene Sample Processing Kit – FFPE Tissues | ThermoFisher Scientific | QS0109 | |
Invitrogen QuantiGene Plex 2.0 Assay Kit (Magnetic Separation) | ThermoFisher Scientific | QP1011 | |
Thermaseal RTS Sealing Film | Thermaseal | 765246 | |
Hand-Held Magnetic Plate Washer | ThermoFisher Scientific | QP1011 | |
Invitrogen QuantiGene Incubator Temperature Validation Kit | Affymetrix/Panomics | QS0517 | |
Proteinase K (50µg/µL) | ThermoFisher Scientific | 14622 | |
Invitrogen QuantiGene Plex 2.0 Sets | ThermoFisher Scientific | Various | |
Multi Speed Vortex | Kisker Biotech | MSV-3500 | |
Sonicator | Silvercrest | ||
RNASEZAP | Sigma | R2020-250ML | |
Aluminium 96-well plate seal | Sigma | Z721549-100EA | |
Temperature Validation Kit | ThermoFisher Scientific | QS0517 | |
RapidMiner Studio Community 7.1.001 | RapidMiner | Data Science Platform | |
Hybridisation oven | Hybaid (Thermo Scientific) |