Solid tümör dokularının kantitatif immün profillerini belirlemek ve immün-onkoloji biyomarker keşfi için klinik kohortlardan yararlanmak için RNA tabanlı bir yaklaşımın kullanımı moleküler ve enformatik protokollerle açıklanmıştır.
İmmünoterapiler onkoloji hastalarının tedavisinde umut vaat eder, ancak tümör mikroortamının karmaşık heterojenliği tedavi yanıtını öngörmeyi zorlaştırır. Tümör dokusu nda ve çevresinde bulunan bağışıklık hücrelerinin göreceli popülasyonlarını çözme yeteneğinin yanıtı anlamak için klinik olarak uygun olduğu gösterilmiştir, ancak akış sitometrisi ve immünohistokimya gibi geleneksel tekniklerle sınırlıdır ( IHC), gerekli doku büyük miktarda nedeniyle, doğru hücre tipi belirteçleri eksikliği, ve birçok teknik ve lojistik engeller. Bir titreci (örneğin, ImmunoPrism Immune Profiling Tsay) rna hem küçük miktarlarda ve son derece bozulmuş RNA, rna ortak özellikleri klinik olarak arşivlenmiş katı tümör dokusu ndan çıkarılan barındırarak bu zorlukların üstesinden. Teste, Illumina sıralama platformları için uçtan uca nicel, yüksek iş letimatif immün profilleme çözümü sağlayan bir reaktif kiti ve bulut tabanlı bilişim aracılığıyla erişilir. Araştırmacılar formalin-sabit parafin gömülü (FFPE) doku veya toplam RNA 20-40 ng (örnek kalitesine bağlı olarak) iki bölüm kadar az ile başlar ve protokol sekiz bağışıklık hücresi tipleri ve on bağışıklık kaçış niceliksel bir bağışıklık profili raporu oluşturur genler, tümör mikroortamının tam bir görünümünü yakalama. Elde edilen verilerden yararlanmak için ek biyoinformatik analiz gerekmez. Uygun örnek kohortlarla protokol, hasta kitlesi içinde istatistiksel olarak anlamlı biyobelirteçleri tanımlamak için de kullanılabilir.
Tümör-infiltrasyon lenfositler (TILs) ve formalin-sabit ve parafin gömülü parafin diğer bağışıklık ile ilgili moleküllerin sayısallaştırılması (FFPE) katı tümör insan dokusu örnekleri klinik araştırma değeri göstermiştir1,2,3. Akış sitometrisi ve tek hücreli ribonükleik asit (RNA) dizilimi gibi yaygın teknikler taze doku ve kan4için yararlıdır, ancak canlı hücre süspansiyonları oluşturamamaktan dolayı FFPE malzemelerinin analizi için uygun değildir. FFPE dokusundaki bu hücreleri ölçmek için kullanılan mevcut yöntemler büyük zorluklardan muzdarip. İmmünohistokimya (IHC) ve diğer benzer görüntüleme iş akışları hücre yüzeyi proteinleri tespit etmek için özel antikorlar gerektirir, hangi tekrarlanabilir nicelleştirme sağlamak için laboratuvarlar arasında standartlaştırmak zor olabilir5. nCounter sistemi gibi platformlar, anahtar bağışıklık hücrelerini tanımlamak için tek genlerin ekspresyonuna dayanır6, duyarlılık ve algılama özgüllüğünü sınırlayan. Daha genel RNA sıralama yöntemleri, bağımsız yazılım araçları ile birleştiğinde, mevcuttur ama kullanmadan önce önemli optimizasyon ve doğrulama gerektirir7,8,9,10,11,12. FFPE doku için RNA dizilimi ile lazer yakalama mikrodisseksisi (LCM) birleştirerek son gelişmeler umut göstermiştir; ancak, sağlam biyobelirteçleri13,14tanımlamayı amaçlayan çeviri çalışmaları için daha yüksek işhacmi,anahtar teslimi çözüm gereklidir. Tedavi yanıtlayıcıları, kanser alt tipleri veya yüksek öngörülü doğruluk ve istatistiksel anlamlılıkla sağkalım sonuçlarını tanımlayan Predictive Immune Modeling gibi çok boyutlu biyobelirteçler oluşturma yöntemleri, hassas tıp ve immünoterapi çağında giderek daha önemli hale gelmektedir15,16.
Bu ihtiyacı gidermek için, standart RNA dizilimi reaktifleri ve bulut tabanlı bilişim kullanılarak solid tümör FFPE dokusundaki bağışıklık hücrelerinin hassas ve spesifik olarak ölçülmesini sağlamak için bir immün profil testi geliştirilmiştir. Protokol, FFPE dokusundan bozulmuş RNA’yı karşılamanın yanı sıra, çekirdek iğne biyopsileri, iğne aspireleri ve mikro veya makro-parçalanmış doku gibi sınırlayıcı doku örneklerinden elde edilen RNA’yı da barındırabilir. Her örnekten gelen RNA verileri, bağışıklık hücrelerinin bağışıklık sağlığı ekspresyonu modelleri olarak adlandırılan gen ekspresyonu modellerinin bir veritabanıile karşılaştırılır ve bağışıklık hücrelerini örnekte bulunan toplam hücrelerin yüzdesi olarak ölçer. Kısaca, bu modeller saflaştırılmış bağışıklık hücresi popülasyonlarından üretilen tüm transkriptom verilerinden benzersiz multijenik ifade desenleri tanımlamak için makine öğrenme yöntemleri kullanılarak inşa edilmiştir (kanonik hücre yüzeyi belirteçleri kullanılarak izole)17,18. Teknolojinin altında yatan çok boyutlu Sağlık İfade Modelleri, her bağışıklık hücresinin heterojen karışımda bulunan toplam hücrelerin yüzdesi olarak ölçülmesini sağlar. Bu, araştırmacının klinik değeri19,20olduğu gösterilmiştir inter- ve intra-örnek bağışıklık hücresi karşılaştırmaları oluşturmak için olanak sağlar. Diğer uygulamalar arasında temsili sonuçlarda açıklandığı gibi immün yanıt ın tedavi öncesi ve sonrası niceliği yer almaktadır. Sekiz bağışıklık hücre tipinin mutlak yüzdeleri de dahil olmak üzere tümör ve tümör mikroortamının bağışıklık kondoku larının birden fazla özelliği (gen ekspresyonu modellerinden türetilmiştir): CD4+ T hücreleri, CD8+ T hücreleri, CD56+ Doğal Öldürücü hücreler, CD19+ B hücreleri, CD14+ monositler, Tregs, M1 makrofajlar ve M2 makrofajları. Buna ek olarak, tahmin on bağışıklık kaçış geninin ifadesini (transkriptlerde veya TPM olarak) bildirir: PD-1, PD-L1, CTLA4, OX40, TIM-3, BTLA, ICOS, CD47, IDO1 ve ARG1.
Reaktif kiti, Şekil 1’degösterildiği gibi, hibrit yakalama tabanlı kütüphane hazırlama yöntemini takiben illumina platformunda sıralamaiçin yüksek kaliteli kütüphaneleri hazır hale getirmek için kullanılır. Bir araştırmacının laboratuvarında Illumina sıralama platformu yoksa, numunelerini sıralama için bir çekirdek laboratuvara gönderebilir. Oluşturulduktan sonra, sıralama verileri otomatik analiz için Prism Portal’a yüklenir ve her bir örnek için, İmmün Raporu(Şekil 2A)şeklinde kapsamlı, nicel bir profil kullanıcıya iade edilir. Kullanıcılar ayrıca Prism Portal’da örnek gruplandırmaları tanımlayarak iki hasta grubunu birbirinden ayıran istatistiksel olarak anlamlı biyobelirteçleri vurgulayan bir Biyomarker Raporu(Şekil 2B)oluşturabilirler. Daha da önemlisi, reaktif kiti tarafından oluşturulan veriler yalnızca araştırma amaçlıdır ve tanılama amacıyla kullanılamaz.
Şekil 1: İş Akışına Genel Bakış. Bu protokolde, RNA ilk cDNA dönüştürülür. Sıralama adaptörleri ligated ve adaptör-ligated cDNA güçlendirilmiş ve pcr tarafından barkodlu bir ön yakalama kitaplığı oluşturmak için. Biyotinylated problar daha sonra streptavidin boncukkullanılarak yakalanan belirli cDNA hedeflerine hibridize edilir. Bağlanmamış, hedefsiz cDNA yıkanarak çıkarılır. Son bir PCR zenginleştirme, sıralamaya hazır bir yakalama sonrası kitaplık sağlar. *Toplam RNA insan örneklerinden olmalıdır; bozulmamış veya bozulmuş (FFPE) RNA olabilir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Temsili Bağışıklık Raporları. İş akışı iki rapor, işlenen her örnek için ayrı bir bağışıklık raporu(A)ve tanımlanmış hasta kohortları için bir biyomarker raporu(B)oluşturur. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Protokol yaklaşık 16 saat hazırlık süresi gerektirir (toplam RNA’dan sıralamaya hazır kütüphanelere kadar); ancak, protokolde belirtildiği gibi, isteğe bağlı durdurma noktaları vardır. Test, transkriptomiklerin zengin, dinamik doğasını kullanarak eski tek analitik biyobelirteçlerin ötesine geçerek çok boyutlu gen ekspresyonu modellerine yönelerek doku örneklerinin standartlaştırılmış olarak kapsamlı biyolojik karakterizasyonunu sağlar. reaktifler ve kullanımı kolay yazılım araçları. Araştırmacıların, değerli klinik örneklerin daha doğru, nicel bağışıklık profillerini elde etmek ve keşfetmek için makine öğreniminden ve Sağlık İfade Modelleri veritabanından yararlanarak kendi laboratuvarlarında çağdaş bir teknolojiyi kullanmalarını sağlar. tam istatistiksel analiz ile çok boyutlu RNA biyobelirteçleri.
Protokol 20 ng bozulmamış veya 40 ng yüksek oranda bozulmuş (FFPE) RNA gerektirir. RNA örneği DNA, tuzlar (örneğin, Mg2+veya guanidinium tuzları), divalent katyon şelat ajanları (örneğin, EDTA, EGTA, sitrat) veya organik (örn. fenol ve etanol) içermez. DV200 <%20 olan RNA örnekleri ile devam etmek önerilmez. Bu denetimler, kitaplık hazırlamadan çözümedomaya kadar tüm protokol boyunca performansı değerlendirmek için bir araç sağladığından, kit içi denetim RNA'nın kullanımı önemle tavsiye edilir.
Protokol 0.2 mL PCR şerit tüpler kullanılarak yapılacak şekilde tasarlanmıştır. Tercih edilirse, protokol 96 kuyulu PCR plakalı kuyular kullanılarak da yapılabilir. PCR tüpleri veya şerit tüpleri tüm referanslar yerine 96-iyi PCR plaka kuyuları kullanın. Boncuk arınmaları ve yıkama adımları sırasında boncukların tamamen yeniden askıya alınmasını görsel olarak onaylamak kritik olduğundan, PCR plakaları yalnızca açık kuyularla kullanın.
Protokol boyunca, aksi belirtilmedikçe reaktifleri dondurulmuş veya buz üzerinde tutun. Tamamen çözülene kadar reaktifkullanmayın. Kullanmadan önce tüm reaktifleri iyice karıştırdığından emin olun.
Enzimleri kullanıma hazır olana kadar -20 °C’de tutun ve kullanımdan hemen sonra -20 °C’ye dönün. Sadece moleküler dereceli nükleaz içermeyen su kullanın; DEPC ile işlenmiş su kullanılması tavsiye edilmez. Karıştırmak için pipetting, yavaşça aspire ve çözeltiler iyice karıştırılır kadar toplam hacminin en az% 50 dağıtmak. Pipet enzimiçeren tüm ana karışımları karıştırın. Enzimleri karıştırmak için girdap kullanmak denatürasyona yol açabilir ve performanslarını tehlikeye atabilir. Boncuk arınmaları sırasında, moleküler sınıf etanol taze yapılmış% 80 etanol çözeltileri kullanın. Taze olmayan etanol solüsyonlarının kullanılması verimin düşmesine neden olabilir. Bu elüsyon verimliliğini azaltabilir gibi boncuklar kurutma üzerinde kaçının (boncuk kurutulmuş üzerinde kırık görünüyor).
Adım 10’da açıklandığı gibi, her reaksiyona benzersiz dizin astarları eklenir. Bu endekslerin dizilerine göre, düşük seviyeli çoklama için, bazı dizin kombinasyonları en iyisidir. Bu endekslerin dizileri, sıralama sonrası verilerin demultiplexing için gereklidir. Diziler ve önerilen çoklama kombinasyonları Ek Tablo 3’teverilmiştir. Aynı adımda, önerilen PCR döngülerinin sayısının kullanılan RNA’nın kalitesine bağlı olarak değiştiğine ve PCR’nin aşırı amplifikasyonu önlemek için bazı optimizasyonların gerekli olabileceğini unutmayın. ImmunoPrism Intact Control RNA ve diğer yüksek kaliteli RNA için, 10 PCR döngüleri ile optimizasyon abaşlayın. İmmünoPrizma FFPE Control RNA ve diğer yüksek oranda bozulmuş/FFPE RNA için 15 PCR döngüsü ile optimizasyona başlayın. PCR döngülerini optimize etmek için analiz edilecek malzemenin RNA temsilcisi kullanılarak bir test kitaplığı oluşturmaönerilir. Sürekli olarak yeterli ön yakalama kitaplığı verimi (>200 ng) sağlayan minimum PCR çevrimi kullanılmalıdır. Bioanalyzer iz üzerinde 1000 bp civarında ikincil bir tepe aşırı amplifikasyon göstergesidir(Şekil 4). Aşırı amplifikasyon en aza indirilmelidir, ancak küçük bir ikincil tepenin varlığı taht sonuçlarını etkilemez.
Numune kaybını en aza indirmek ve tüp değiştirmeyi önlemek için, Vakum konsantratörünüz izin veriyorsa, 1,5 mL mikrotüpler yerine PCR tüplerde, şerit tüplerde veya 96 kuyulu PCR plakada Adım 13 yapılabilir. Rotor birçok konsantratörde çıkarılabilir. Bu, şerit tüplerinin veya plakaların vakuma sığmasını sağlar. Vakum konsantrasyonu daha sonra hiçbir santrifüj ile sulu desiccation ayarı kullanılarak çalıştırılabilir. Talimatlar için vakum konsantratörünüz için kılavuza başvurun. Numuneler şerit tüpler veya 96 kuyulu bir plaka içinde kurutulursa, hibridizasyon adımı aynı kapta yapılabilir.
Adım 17 sırasında, boncuk yakalama verimliliğini artırmak için her 10-12 dakika girdap emin olun. Tüplerin açılmasını önlemek için karıştırma yaparken sıcak şerit tüplerinin kapaklarını dikkatlice tutun.
Adım 18’de tanımlanan yıkarlar yüksek spesifik olmayan kontaminasyonu önlemek için önemlidir ve yakından takip edilmelidir. Her yıkamada boncukları tamamen askıya aldığından, yıkama tamponlarını tamamen çıkardığından ve Yıkama Tamponu 2 yıkama sırasında numuneleri taze bir şerit tüpüne aktardığından emin olun (Adım 18.6.5). Streptavidin boncuktamamen resuspended ve tüm kuluçka sırasında süspansiyon kalır emin olun. Tüp kapaklarına sıçrama, yakalamayı olumsuz etkilemez. Oda sıcaklığında yıkar sırasında, daha kolay yeniden süspansiyon için iki dakikalık kuluçka süresinin tamamı için numuneleri girdaplamak için bir mikroplaka girdap karıştırıcı kullanılabilir. Streptavidin boncukları kurumasına izin vermeyin. Gerekirse, boncukların kurumasını önlemek için tamponlarda kuluçka süresini uzatın. Birden fazla şerit tüp kullanıyorsanız, diğer şerit tüpler termocycler içinde oturup her yıkama için bir seferde bir şerit tüp ile çalışın. Bu boncuk kurutma veya acele üzerinde önlemek yardımcı olabilir, kötü resuspension veya diğer sub-optimal teknikleri ile sonuçlanan. İlk kez kullanankullanıcılar için, aynı anda 8’den fazla kitaplık reaksiyonlarını işlemek önerilmez.
Mevcut immün profilleme teknikleri, önemli yorumlanması (RNA sıralaması) gerektiren binlerce veri noktasından bireysel, ayrık bir veri noktasına (tek pleksli IHC) kadar sürekli bilgi sunar. Burada açıklanan protokol, yüksek hassasiyet sağlayan odaklanmış bir kapsama sahip, ancak klinik olarak ilgili transkripsiyonel verilerin yalnızca bir alt kümesini yakalayan, ortada bir yerde olan bir yaklaşımı temsil eder. Toplu RNA çıkarma doğası nedeniyle, bu protokol bağışıklık hücreleri ve tümör mikroçevre arasındaki mekansal ilişkiler hakkında bilgi sağlamaz, ancak, sonuçlar bu bilgileri eklemek için görüntüleme teknolojileri ile tamamlanabilir. Bu protokol tarafından oluşturulan veriler için sayısız uygulama vardır, çünkü kanserin bir hastalık olarak biyolojisi hakkında öğrenilecek çok şey vardır ve tedavi etmek için geliştirilen tedaviler. Temsili sonuçlarda gösterildiği gibi, bireysel bağışıklık raporu, hastalığın ilerlemesi veya tedavisi gibi olaylara yanıt olarak hastanın bağışıklık profilinin nasıl değişebileceğini anlamak için yararlıdır. Burada sunulan sonuçlar bazı örnek kullanım durumlarını sağlarken, bir tedavinin etki mekanizmasının araştırılması ve progresyonsuz ve genel sağkalım gibi klinik sonuçların putatif biyobelirteçlerinin belirlenmesi de dahil olmak üzere diğer uygulamalar da Pratik. Biyomarker keşif uygulamaları için bu protokolü kullanırken, homojen popülasyonların analiz edilmesini, istatistiksel güç için yeterli numunelerin dahil edilmesini ve önyargı kaynaklarının dikkate alınmasını sağlamak için iyi bir çalışma tasarımı nın uygulanması önemlidir. İdrarın odaklanmış, aerodinamik doğası nedeniyle, bu biyobelirteçlerin bir kez keşfedildikten sonra klinik doğrulama ve aşağı akım uygulamasına doğru bir yol hayal etmek mümkündür.
The authors have nothing to disclose.
Yazarlar, TriStar Technology Group’un temsili sonuçların yanı sıra Cofactor Genomics’teki tüm moleküler, analiz, ürün ve ticari ekiplerin teknik uzmanlıkları ve Destek.
0.2 mL PCR 8 tube strip | USA Scientific | 1402-2700 | USA Scientific 0.2 mL PCR 8-tube strip |
200 Proof Ethanol | MilliporeSigma | EX0276-1 | Prepare 80% by mixing with nuclease-free water on the day of the experiment |
96-well thermal cyclers | BioRad | 1861096 | |
Solid-phase Reversible Immobilization (SPRI) Beads | Beckman-Coulter | A63882 | Agencourt AMPure XP – PCR Purification beads |
Digital electrophoresis chips and kit | Agilent Technologies | 5067-4626 | Agilent High Sensitivity DNA chips and kit |
Digital electrophoresis system | Agilent Technologies | G2939AA | Agilent 2100 Electrophoresis Bioanalyzer |
Streptavidin Beads | ThermoFisher Scientific | 65306 | Dynabeads M-270 Streptavidin |
ImmunoPrism Kit – 24 reaction | Cofactor Genomics | CFGK-302 | Cofactor ImmunoPrism Immune Profiling Kit – 24 reactions |
Human Cot-1 DNA | ThermoFisher Scientific | 15279011 | Invitrogen brand |
Magnetic separation rack | Alpaqua/Invitrogen | A001322/12331D | 96-well Magnetic Ring Stand |
Microcentrifuge | Eppendorf | 22620701 | |
Microcentrifuge tubes | USA Scientific | 1415-2600 | USA Scientific 1.5 mL low-adhesion microcentrifuge tube |
NextSeq550 | Illumina | SY-415-1002 | Any Illumina sequencer may be used for this protocol |
Nuclease-free water | ThermoFisher Scientific | AM9937 | |
Prism Extraction Kit | Cofactor Genomics | CFGK-401 | Cofactor Prism FFPE Extraction Kit – 24 samples |
Purified RNA | – | – | Purified from human tissue samples |
Fluorometer | ThermoFisher Scientific | Q33226 | Qubit 4 System |
Fluorometric Assay Tubes | Axygen | PCR-05-C | 0.5mL Thin Wall PCR Tubes with Flat Caps |
High Sensitivity Fluorometric Reagent Kit | Life Technologies | Q32854 | Qubit dsDNA HS Assay Kit |
Vacuum concentrator | Eppendorf | 22820001 | VacufugePlus |
Vortex mixer | VWR | 10153-838 | |
Water bath or heating block | VWR/USA Scientific | NA/2510-1102 | VWR water bath/USA Scientific heating block |