Hierin presenteren wij een protocol dat details de technische aspecten en essentiële eisen om robuuste IG gene sequentieanalyse bij patiënten met chronische lymfatische leukemie (CLL), gebaseerd op de opgedane ervaring van het initiatief van het Europeseonderzoek op CLL (ERIC).
Tijdens de rijping van de B-cel, wordt het complexe proces van immunoglobuline (IG) gene V (D) J recombinatie somatische hypermutation (SHM) geeft aanleiding tot een uniek DNA-sequentie binnen elke afzonderlijke cel B gekoppeld. Aangezien B-cel maligniteiten uit de klonale uitbreiding van een enkele cel voortvloeien, vertegenwoordigen IG genen een unieke moleculaire handtekening gemeenschappelijk naar alle kwaadaardige cellen binnen een individuele patiënt; IG gene herschikkingen kunnen dus worden gebruikt als klonen markeringen. Naast een belangrijke klonale id bijeenkomen, kan de IG gensequentie fungeren als een ‘moleculaire Tijdslijn’ omdat het is gekoppeld aan specifieke ontwikkelingsstadia en vandaar de geschiedenis van de B-cel die betrokken zijn bij de neoplastische transformatie weerspiegelt. Bovendien, voor bepaalde maligniteiten, met name chronische lymfatische leukemie (CLL), de gensequentie IG houdt prognostische en potentieel voorspellende mogelijkheden. Dat gezegd hebbende, zinvolle conclusies van IG gene sequentieanalyse extrapoleren zou onmogelijk zijn als robuuste methoden en instrumenten waren niet beschikbaar om te helpen bij hun analyse. In dit artikel, puttend uit de ruime ervaring van het Europese onderzoeksinitiatief inzake CLL (ERIC), details van de technische aspecten en essentiële eisen noodzakelijk zijn om betrouwbare en reproduceerbare IG gene sequentieanalyse in CLL, een test die nu wordt aanbevolen voor alle CLL patiënten voorafgaand aan de behandeling. Meer in het bijzonder, zijn de verschillende analytische fasen beschreven variërend van de identificatie van de gen-omlegging van clonotypic IG en de bepaling van de nucleotide-volgorde de nauwkeurige klinische interpretatie van de IG gene sequencedata.
Chronische lymfatische leukemie (CLL), de meest voorkomende vorm van leukemie bij volwassenen in de landen van de westelijke, wordt gekenmerkt door de klonale expansie van volwassen neoplastische B cellen1. Vanuit klinisch oogpunt is de ziekte cursus uiterst variabel met sommige patiënten ervaren een agressieve ziekte, die heel vroeg na de diagnose, behandeling en vaak relapsing of vuurvaste op therapie wordt. Dit is in schril contrast met een aanzienlijk deel van de patiënten (~ 30%) die presenteren met een vadsig ziekte, nooit behandeling vereisen, en een vergelijkbaar met gezonde individuen met leeftijd-matched2levensverwachting hebben. Deze klinische heterogeniteit wordt weerspiegeld in de diversiteit van de moleculaire afwijkingen gevonden bij patiënten met CLL die uiteindelijk de pathogenese en de voortgang van deze ziekte3 rijden.
Tot oprichting van dat een accurate diagnose van CLL is meestal eenvoudig, echter, de bovengenoemde klinische heterogeniteit belemmering kan vormen voor het doeltreffend beheer van CLL patiënten en onderstreept de noodzaak van prognostische en voorspellende markers die helpen bij het kunnen behandeling besluitvorming2. Talrijke studies hebben geprobeerd te verfijnen de prognostication of CLL, culminerend in een overvloed van nieuwe klinische en biologische markers worden voorgestelde4. Het vogelgriepvirus status van het gen clonotypic immunoglobulin zwaar variabele (IGHV) is een van de meest robuuste prognostische markers in CLL, grotendeels te wijten aan het feit dat (i) het blijft stabiel na verloop van tijd en naarmate de ziekte vordert, en (ii) het is onafhankelijk van andere klinische en biologische parameters5. Dat ondanks zeer weinig of geen markeringen, inclusief IGHV vogelgriepvirus status ervan, momenteel in klinische routine op het moment van diagnose toegepast worden.
Eerste verslagen over het klinisch nut van IG gen sequencing in CLL datum reeds in 1999, toen 2 onafhankelijke studies gerapporteerd dat patiënten met geen of een minimale somatische hypermutation (SHM) belasting (→ CLL, U-CLL) hebben een slechtere prognose dan patiënten die een hogere lasten van de SHM (gemuteerde CLL, M-CLL)6,7. Meer in het bijzonder, de U-CLL-groep bestond uit gevallen herbergen clonotypic IGHV genen met weinig of geen SHM en dus een hoog percentage identiteit aan het dichtst germline IGHV gen (≥98%), overwegende dat M-CLL bestond uit gevallen met een hogere vogelgriepvirus belasting (percentage identiek zijn aan de dichtstbijzijnde germline IGHV gene < 98%). Sinds deze vroege studies, is continu gebleken dat U-CLL gevallen een kortere tijd-aan-eerste behandeling (TTFT) en de totale overleving (OS) vergeleken met M-CLL weergeven.
Achteraf gezien bleek deze baanbrekende studies dat de sleutelrol van de B-cel receptor (BHG) IG in CLL pathobiology, dus de weg vrijmaakt voor uitgebreid onderzoek in CLL-microenvironmental interacties die op zijn beurt geleid tot een meer uitgebreide waardering van de biologische diversiteit van deze ziekte8,9. Meer recente studies hebben extra steun verleend voor het belang van immunogenetic analyses in CLL door te onthullen die individuele gevallen kunnen cluster in subsets als gevolg van (quasi) identieke BHG IG gensequenties delen, een fenomeen genoemd BHG IG stereotypy10 ,11,12,13. Vergaren van bewijs ondersteunt het idee dat patiënten die zijn toegewezen aan dezelfde stereotiepe deelverzameling haven vergelijkbaar clinicobiological eigenschappen die duidelijk te van andere CLL patiënten binnen dezelfde categorie SHM maar met verschillende IG gensequenties scheiden; het heeft inderdaad gemeld dat de categorisering van CLL patiënten op basis van het BHG IG stereotypy verder de segregatie van de bulk van CLL patiënten in U-CLL of M-CLL groepen14,15,16, verfijnt 17 , 18 , 19 , 20.
Vanuit klinisch oogpunt is het opmerkelijk dat de SHM-status van de clonotypic IGHV-gen lijkt te correleren met een specifiek antwoord op chemoimmunotherapy. In bepaalde, M-CLL patiënten behandeld met een combinatie van fludarabine/cyclofosfamide/rituximab (FCR), de gouden standaard behandeling voor medisch fit CLL patiënten ontbreekt TP53 gen gebreken, tentoongesteld aanzienlijk langer progressie-vrije voortbestaan (PFS) en OS in vergelijking met U-CLL-patiënten die de dezelfde behandeling21,22,23te ontvangen. Daarom, identificatie van de SHM status belangrijk geworden in het bijzonder voor het assisteren in het therapeutische beheer van CLL patiënten dat wil zeggen, een voorspellende marker, in plaats van voor de beoordeling van het klinische verloop van de ziekte dat wil zeggen, een prognostische marker. In feite, volgens de recente update van de NCI-gesponsorde richtsnoeren van de International Workshop on CLL moet de SHM-status van de andere volgorde IGHV genen vastberaden zijn in alle gevallen van CLL voorafgaand aan behandeling initiatie in de beide huisartspraktijk en klinische proeven24. Bovendien kan de SHM-status van de IG-molecuul ten gevolge van de recente goedkeuring van nieuwe behandeling agenten, en het groeiende aantal drugs in proeven, een nog grotere rol spelen in de therapeutische behandeling van patiënten met CLL in de nabije toekomst5.
Dit verslag beschrijft in detail alle aspecten van IG gene sequentieanalyse, begin met het kiezen van het juiste materiaal en afgesloten met de klinische interpretatie van de resultaten van het rangschikken. Grondige evaluatie van deze stappen is belangrijk bij diagnostische routine voor de productie van betrouwbare resultaten en om ervoor te zorgen nauwkeurige patiënt stratificatie binnen klinische proeven. Protocollen worden geleverd om te helpen bij de harmonisatie van de IG gene sequentieanalyse, waardoor dat resultaten vergelijkbaar onder verschillende laboratoria zijn.
De studie van IG genen in CLL is essentieel, niet alleen voor het verstrekken van een beter inzicht in de ziekte pathobiology, maar ook voor de verbetering van de patiënt Risicostratificatie geweest. Daarom is het essentieel dat de scriptingregel procedure van IG gene sequentieanalyse en latere interpretatie van de reeks gegevens op een gestandaardiseerde wijze wordt uitgevoerd. De beschikbaarheid van geschikte en toereikende patiënt materiaal en de timing van de bemonstering moeten geen invloed hebben op de mogelijkheid om de IG gene vogelgriepvirus analyses uit te voeren, aangezien de test kan worden uitgevoerd op PB en op een monster met een hoge CLL tumor cel tellen. De scheiding van bloed mononucleaire cellen met behulp van de helling scheidingsmethoden routinematig wordt uitgevoerd in de diagnostische laboratoria, en zoals altijd, zorg moet worden genomen wanneer de bloed/RPMI-oplossing toe te voegen aan de buis met het verloop; deze taak moet worden uitgevoerd in een langzame, zachte manier dat niet wordt verstoord het verloop te voorkomen dat het verlies van cellen.
Na scheiding van de cel, nucleic zuren worden geëxtraheerd. Zowel gDNA en cDNA zijn geschikt voor SHM analyse van de IGH-omlegging van clonotypic, echter, er zijn voor- en nadelen voor het gebruik van een materiaal. De laboratorium-werkstroom verloopt sneller bij het gebruik van gDNA, aangezien geen omgekeerde transcriptie moet worden uitgevoerd vóór PCR versterking. Dat gezegd hebbende, gebruik van gDNA als het substraat voor PCR kan resulteren in de versterking van zowel productieve en onproductieve herschikkingen die op zijn beurt tot extra hands-on laboratoriumwerk, dat wil zeggen, zuivering of gel excisie van meerdere PCR producten leiden kan en individuele sequentiebepaling van alle herschikkingen. Bij het vergelijken van de gDNA en cDNA benaderingen, voor de laatste een omgekeerde transcriptie stap moet worden uitgevoerd voordat u verdergaat met PCR versterking. Echter, in dit geval voor de meeste gevallen, alleen productieve IG herschikkingen zal worden versterkt en vervolgens sequenced. Zo, zal slechts één PCR product worden gezuiverd en sequenced, terwijl de interpretatie van de resultaten eenvoudiger is.
De efficiëntie van versterking hangt grotendeels af van de kwaliteit van de gDNA/cDNA, die moet worden beoordeeld met behulp van een methode van gevoelige kwantificering en de inleidingen gebruikt. De inleidingen gebruikt zijn cruciaal voor het volledige analyseproces, omdat de nauwkeurige bepaling van het niveau van de SHM kan alleen worden bereikt door het versterken van de volledige sequentie van de herschikt IGHV gen. Een full-length omlegging kan slechts worden beoordeeld als 5′ IGHV leider inleidingen worden gebruikt, waardoor de recente aanbevelingen door ERIC voor het gebruik van leider inleidingen27te rechtvaardigen. Het gebruik van alternatieve primers, wat leidt tot de versterking van onvolledige IGHV-IGHD-IGHJ gen herschikkingen, is niet geschikt voor IGHV gen vogelgriepvirus analyse, en vandaar sterk ontraden. De enige uitzondering betreft gevallen die herhaaldelijk negatieve resultaten opleveren wanneer IGHV leider inleidingen worden gebruikt en analyse van nieuwe patiënt materiaal is niet mogelijk of ook doet geen resultaten opleveren. Als gebruik van een andere patiënt monster en/of materiaal (gDNA/cDNA) en verschillende grondlagen wordt nog steeds niet in slagen om het produceren van een PCR product ingesteld, mogelijke redenen zou kunnen zijn dat de lasten van de cel tumor te laag is of die lymphocytosis niet als gevolg van een kloon van CLL (in welk geval de immunophenotype moeten opnieuw worden geëvalueerd). Inleidingen gebruikt bij de analyse moeten altijd worden vermeld in het klinische verslag.
CLL voortvloeit uit de accumulatie van monoclonal B-cellen, rekening houdend met de dezelfde gen-omlegging van IGHV-IGHD-IGHJ, voor de overgrote meerderheid van gevallen tentiemechanismen zal beoordeling onthullen een unieke monoclonal piek, dat wil zeggen, een één kloon. Bij zeldzame gelegenheden, kunnen dubbele herschikkingen of zelfs oligoclonale patronen worden waargenomen35. In dergelijke gevallen de gelelektroforese van het is niet de aangewezen techniek voor tentiemechanismen beoordeling en gevoeliger methoden zoals fragment analyse moeten worden toegepast. Zodra tentiemechanismen is bevestigd, de laatste stap vóór sequencing heeft betrekking op de zuivering van het PCR-product om ervoor te zorgen dat sequenties van hoge kwaliteit worden verkregen. Tot slot is de IMGT/V-QUEST-tool de resource aanbevolen voor IG sequentieanalyse door ERIC. Als de IMGT databases voortdurend bijgewerkt worden en verslag van de resultaten in een consistent en goed beschreven wijze, dit hulpprogramma zorgt voor een gestandaardiseerde analyse en vergemakkelijkt de vergelijkende analyse tussen verschillende klinische of academische faciliteiten.
Zo immunogenetic analyse in CLL heeft prognostic en, in het bijzonder, voorspellende implicaties, robuuste analyse van de gen-omlegging van IGHV-IGHD-IGHJ met inbegrip van de toewijzing aan grote CLL gestereotypeerd deelverzamelingen, is niet langer alleen wenselijk maar van essentieel belang. Dit is vooral duidelijk in dit tijdperk van de therapeutiek van de roman en het potentieel dat IG gene analyse moet begeleiden behandeling besluiten5,21,22,23,36,37 ,38, als officieel aangegeven door de recente update van de NCI-gesponsorde richtsnoeren van de International Workshop on CLL24. Dat zei, strenge normen zijn gerechtvaardigd, temeer daar de bepaling van de SHM-status van de clonotypic herschikt IGHV gen in CLL patiënten is niet een triviale zaak en omvat een proces van meerdere stappen. Nog belangrijker is, bepaalde experimentele stappen, met name de keuze van de primers, opbrengst superieure resultaten wanneer specifieke opties en/of benaderingen in acht worden genomen, andere technische aspecten zijn vatbaar voor een zekere mate van flexibiliteit, zoals materiaalkeuze of de methode voor de beoordeling van tentiemechanismen, wijten aan het feit dat ze leiden tot subtiele verschillen, in voorkomend geval, ten aanzien van de eindresultaten.
Het laatste decennium, heeft ERIC ter bevordering van de normalisatie en harmonisatie van de verschillende methoden die relevant zijn voor CLL diagnostiek en prognostication gestreefd. Dit wordt weerspiegeld in de gepubliceerde aanbevelingen en richtsnoeren voor immunogenetic analyse27,34, talrijke georganiseerde educatieve workshops en evenementen, de oprichting van een netwerk van IG, evenals een online forum van deskundigen te bespreken en bieden begeleiding over IG gene reeks interpretatie in CLL. Het algemene doel van ERIC door middel van deze acties is het bevorderen van optimale klinische behandeling en zorg voor patiënten. Ondanks intensieve inspanningen, deze taak is verre van compleet, en in feite heeft complexer als gevolg van de ontwikkeling van nieuwe high-throughput sequencing gericht immuun profilering. Niettemin, hoewel er uitdagingen bestaan, intensieve inspanningen voor de robuuste normalisatie van IG gene analyse in CLL blijven en zijn momenteel de focus van lopende activiteiten binnen ERIC.
The authors have nothing to disclose.
Wij danken de huidige en vroegere leden van onze onderzoeksgroepen, de IgCLL groep en ERIC, voor hun inzet en enthousiasme bij het bestuderen van Immunogenetica in CLL. Wij willen ook de vertrouwensvolle samenwerking van alle leden van het IMGT/CLL-DB-initiatief en in het bijzonder, Professor Marie-Paule Lefranc en Dr. Veronique Giudicelli, Laboratoire d’Immunogenetique Molecular, LIGM, FR Universite erkennen II van Montpellier, Montpellier, Frankrijk, en IMGT, het internationale Immunogenetica informatiesysteem, voor hun enorme ondersteuning en helpen met IG gene sequentieanalyse. Dit werk werd gedeeltelijk ondersteund door subsidies van TRANSCAN-179 roman JTC 2016; Associazione Italiana per la Ricerca sul Cancro AIRC (onderzoeker Grant #20246 en speciale programma moleculaire klinische oncologie-5 promille #9965), Milano, Italië; Progetti di Rilevante Interesse Nazionale (PRIN) #2015ZMRFEA, MIUR, Rome, Italië; De Zweedse Cancer Society, de Zweedse Onderzoeksraad, Knut en Alice Wallenberg Foundation, Karolinska Institutet, Universiteit van Uppsala, Uppsala Universiteitsziekenhuis en de Lion’s Cancer Research Foundation, Uppsala; ODYSSEUS-programma, ten uitvoer gelegd onder de “actie voor de strategische ontwikkeling over the onderzoek en technologische Sector”, gefinancierd door het operationeleprogramma “Concurrentievermogen, ondernemerschap en innovatie” (NSRK 2014-2020) en medegefinancierd door Griekenland en de Europese Unie (Europees Regionaal Ontwikkelingsfonds).
BD Vacutainer Plastic Blood Collection Tubes with K2EDTA: Tube Stopper | ThermoFisher scientific | 02-689-4 | material storage |
BD Vacutainer CPT Mononuclear Cell Preparation Tube – Sodium Heparin | Becton Dickinson | 362753 | material storage |
BD Vacutainer Heparin Blood Collection Tubes FAQ | Daigger Scientific | 366480 | material storage |
UltraPure 0.5 M EDTA pH 8.0 | Invitrogen | 15575038 | cell processing |
Centrifuge tubes 15 mL CS500 | Corning | 352096 | cell processing |
Centrifuge tubes PP 50 mL CS500 | Corning | 352070 | cell processing |
RPMI Medium 1640 (1X) liquid | Invitrogen | 21875-091 | cell processing |
Ficoll-Paque PLUS, 6 x 100 mL | STEMCELL Technologies | 17-1440-02 | cell processing |
Serological pipettes 5 mL | Sarstedt | 861,253,001 | cell processing |
Serological pipettes 10 mL | Sarstedt | 861,254,001 | cell processing |
Serological pipettes 25 mL | Sarstedt | 861,685,001 | cell processing |
Dulbecco's Phosphate-Buffered Saline (D-PBS) (1X) | Invitrogen | 14190250 | cell processing |
Neubauer plate | Marienfeld-Superior | 640010 | cell processing |
Tuerk solution | Sigma-Aldrich | 93770 | cell processing |
PureLink Genomic DNA Mini Kit | Invitrogen | K1820-01 | DNA extraction |
QIAamp RNA Blood Mini Kit | Qiagen | 52304 | RNA extraction |
AllPrep DNA/RNA Mini Kit | Qiagen | 80204 | DNA/RNA extraction |
5X first-strand buffer | Invitrogen | P/N Y02321 | cDNA synthesis |
Random Primers, 20 µg | Promega | C1181 | cDNA synthesis |
RNaseOUT™ Recombinant Ribonuclease Inhibitor | Invitrogen | 10777019 | cDNA synthesis |
DTT | Invitrogen | P/N Y00147 | cDNA synthesis |
SuperScript II Reverse Transcriptase | Invitrogen | 18064-014 | cDNA synthesis |
10 mM dNTP Mix | Invitrogen | 18427013 | cDNA synthesis, PCR |
PCR Buffer | Invitrogen | O00065 | PCR |
MgCl2 (magnesium chloride) (25 mM) | ThermoFisher scientific | AB0359 | PCR |
Taq DNA Polymerase, recombinant | Invitrogen | 10342-020 | PCR |
Applied Biosystems 5′ Labeled Primers | ThermoFisher scientific | – | PCR/Clonality assessment |
Agilent High Sensitivity DNA Kit | Agilent Technologies | 5067-4626 | PCR product quantification |
UltraPure TBE Buffer, 10X | ThermoFisher scientific | 15581044 | gel electrophoresis |
UltraPure Ethidium Bromide, 10 mg/mL | ThermoFisher scientific | 15585011 | gel electrophoresis |
SYBR Safe DNA Gel Stain | ThermoFisher scientific | S33102 | gel electrophoresis |
10X BlueJuice Gel Loading Buffer | Invitrogen | 16500100 | gel electrophoresis |
DNA Ladder 1000 bp/1 kb ladder BLUE ready-to-use | Geneon | 305-105 | gel electrophoresis |
UltraPure Agarose | ThermoFisher scientific | 16500500 | gel electrophoresis |
Agarose low gelling temperature | Sigma-Aldrich | A9414-250G | gel electrophoresis |
Novex TBE Gels, 10%, 10 well | ThermoFisher scientific | EC6275BOX | gel electrophoresis |
ExoSAP-IT PCR Product Cleanup Reagent | ThermoFisher scientific | 78201.1.mL | PCR product clean-up |
QIAquick Gel Extraction Kit (50) | Qiagen | 28704 | PCR product clean-up |
GenomeLab DTCS Quick Start Kit | Beckman Coulter | 608120 | Sanger sequencing |
Sodium Acetate Solution (3 M), pH 5.2 | ThermoFisher scientific | R1181 | Sanger sequencing |
Glycogen, molecular biology grade | ThermoFisher scientific | R0561 | Sanger sequencing |
Ethanol absolute | EMD Millipore | 1024282500 | Sanger sequencing |
SafeSeal tube 1.5 mL | Sarstedt | 72,706 | general use |
Multiply-Pro cup 0.2 mL, PP | Sarstedt | 72,737,002 | general use |
Centrifuge | equipment | ||
PCR machine | equipment | ||
Bioanalyzer | Agilent Technologies | equipment |