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Hibridação in situ de fluorescência (FISH) é geralmente necessário em combinação com histopatologia e diagnóstico molecular para seleção da terapia na medicina personalizada. Um fixador de tecido não-cross-linking, livre de formol romance que permite alta qualidade morfológica, molecular e análises de peixes do mesmo espécime por adição de uma etapa pós-fixação antes de peixes é apresentado.
Avaliação morfológica de amostras de tecido fixada em formol, parafina (FFPE) tem sido o padrão-ouro para diagnóstico de câncer há décadas devido a sua excelente preservação da morfologia. Medicina personalizada cada vez mais fornece terapias individualmente adaptadas e direccionadas para caracterizadas doenças individuais habilitadas combinadas morfológicas e moleculares tecnologias analíticas e diagnósticos. Desempenho dos ensaios morfológicos e moleculares do mesmo espécime FFPE é um desafio devido ao impacto negativo de formol devido a modificação química e cross-linking de ácidos nucleicos e proteínas. Um fixador de tecido não-cross-linking, livre de formol foi recentemente desenvolvido para satisfazer ambos os requisitos, ou seja, para preservar a morfologia como FFPE e biomoléculas como crio-preservação. Desde que o peixe é geralmente necessário em combinação com histopatologia e diagnóstico molecular, testamos a aplicabilidade dos protocolos de peixe sobre os tecidos tratados com este novo fixador. Encontramos essa pós-fixação formol de cortes histológicos de não-cruz-ligação, livre de formol e parafina (NCFPE) mama câncer tecido gerado resultados equivalentes àqueles com tecido FFPE no receptor do fator de crescimento epidérmico humano (HER2) de 2 Análise de peixe. Este protocolo descreve como um ensaio de peixes originalmente desenvolvido e validado para o tecido FFPE pode ser usado para tecidos NCFPE por uma simples etapa pós-fixação de cortes histológicos.
Medicina personalizada depende cada vez mais multiparâmetros testes envolvendo análises morfológicas e moleculares no tecido. Fixação de formol de tecidos como o padrão ouro fornece excelente qualidade morfológica1,2. No entanto, a modificação química induzida por formalina e cross-linking de proteínas e ácidos nucleicos3,4,5 negativamente interfere com análise molecular6. Essas modificações moleculares limitar a qualidade dos ácidos nucleicos e proteínas e podem resultar em gene sequência artefatos7 ou sensibilidade reduzida da reação em cadeia da polimerase (PCR)-com base em ensaios de8. Embora grandes esforços foram tomados para otimizar os testes moleculares para tecido FFPE, crio-preservação de tecidos é em geral superior à fixação de formalina, tornando-se necessário dividir as amostras de tecido para procedimentos diferentes de preservação. Para evitar a necessidade de crio-preservação para análises moleculares, um não-cross-linking, livre de formol fixador, PAXgene tecido foi desenvolvido. Este sistema comercialmente disponível consiste de uma fixação e uma solução de estabilização contendo diferentes álcoois, ácido acético e um composto orgânico solúvel. Boa conservação dos ácidos nucleicos, proteínas (phospo) e morfologia foi mostrada em vários estudos6,9,10,11,12,13.
Um aplicativo específico no diagnóstico de câncer é peixe detectar uma gama abrangente de alterações cromossômicas, como translocações, deleções submicroscópicas e amplificações 14. Por exemplo, vinte por cento dos tumores de câncer de mama invasivo mostrar amplificação do receptor do fator de crescimento epidérmico humano 2 (HER2) gene15,16,,17, que está associada com mau prognóstico18 ,19. Determinação do estatuto de superexpressão e amplificação do HER2 no câncer de mama por peixe é necessária para selecionar pacientes para a terapia anti-HER2-dirigido e é um complemento diagnóstico listado pelo Federal Drug Association (FDA) (http://www.fda.gov/ MedicalDevices/ProductsandMedicalProcedures/InVitroDiagnostics/ucm301431.htm)17. A fim de permitir uma ampla aplicação de diagnóstico complementar à base de peixe em cuidados de saúde, os ensaios foram desenvolvidos e aprovados para tecidos FFPE.
Em um estudo anterior, mostramos que os tecidos NCFPE não podem ser usados para ensaios de peixes que tenham sido aprovados para tecido FFPE. No entanto, testes de tempo série de post diferentes procedimentos de fixação de tecidos NCFPE com formol 4% tamponado, mostrou que postar os tempos de fixação de 18 h ou mais NCFPE seções do tecido alcançado resultados equivalentes àqueles com FFPE tecidos14.
Neste estudo, nós fornecemos um protocolo detalhado e demonstrar que o impacto de tecido não-cross-linking, livre de formol fixação e 24 h a 4% tamponado pós-fixação de formaldeído em seções usadas para qualidade HER2 peixe e RNA do mesmo espécime tecido primário.
Figura 1: diagrama mostrando as etapas de fluorescência em situ da hibridação (peixe) e análise de RNA de formalina fixada parafina incorporada (FFPE) e não-cross-linking, livre de formol fixa parafina incorporado tecidos (NCFPE). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
O estudo foi aprovado pelo Comitê de ética da universidade médica de Graz (referência número 20-066), Áustria. Amostras de tecido foram obtidas de dois casos de cânceres de mama invasivo primário cirurgicamente ressecado depois que os pacientes tinham dado consentimento escrito.
1. fixação de tecidos
Nota: Tecido a fixação é realizada também com solução de formalina tamponada padrão (SBFS), definido como solução de formol a 10%, contendo uma fração em massa de 3,7% (correspondente a uma fração de volume de 4%) formol tamponado para pH 6,8 a pH 7.2 de acordo com o CEN/TS 16827-1:2015 ou o sistema de fixação de tecido não-cross-linking, livre de formol (também referida como a solução de fixação alternativo abaixo) consiste em uma solução de estabilizador à temperatura ambiente (RT) e um fixador.
2. tecido processamento e incorporação
3. tecido de seccionamento e slide preparação para peixes
Nota: FFPE seções diretamente são usadas para os peixes, enquanto slides com seções NCFPE pós-fixados em SBFS 24 h antes do procedimento de peixe.
4. pós-fixação de espécimes NCFPE
5. fluorescência situ hibridação in (peixe)
Nota: Aqui o peixe é executada usando a sonda de dupla cor HER2/CEN17 comercialmente disponível Kit de acordo com as instruções do fabricante. Não permita que as seções de tecido secar durante a hibridação e as etapas de lavagem. Não permita que a sonda de DNA e 4', 6-diamidino-2-phenylindole soluções de corante de contraste (DAPI) DNA para ser exposta à luz durante um período mais longo. Execute estas etapas no escuro usando recipientes opacos. Dependendo da idade e a etapa de fixação do material de amostra, aumentar ou diminuir a desnaturação e lavar as temperaturas para obter melhores resultados de hibridização.
6. confocal imaging e digitalização de slides de peixes
7. interpretação
Nota: A sonda HER2/CEN17 é uma mistura de uma vermelho marcado com fluorocromo CEN17 sonda específica para a região centromérica satélite alfa do cromossomo 17 (D17Z1) e uma verde marcado com fluorocromo HER2 sonda específica para o gene HER2 (sonda localização 17q12). Amostras de tumor com um rácio de HER2:CEN17 ≤ 2.0 por núcleo são marcadas como normal, Considerando que aqueles com uma proporção de HER2:CEN17 ≥ 2.0 são marcados como amplificado17.
8. RNA qualidade
Determinação do HER2 de peixe:
As intensidades de sinal HER2-peixe da FFPE e NCFPE são semelhantes (Figura 2). Ambos os casos, na maioria das células mostram um claro excesso do sinal verde (indicativo do locus de gene HER2 amplificado) em comparação com o sinal vermelho (gene de referência CEN17). Portanto, o caso mostra um gene HER2 amplificado, o que significa que este paciente deve responder ao Trastuzumabe, uma terapia anti-HER2 direcionados. O espécime FFPE serviu como controle positivo. Os sinais observados nas células não-neoplásicos (tanto em FFPE e NCFPE) servem como referência interna e o controlo negativo para a amplificação do gene HER2. Para cada série de análise, pelo menos uma seção com status de amplificação de gene conhecido deve ser usada como controle positivo para a reação de hibridação.
Qualidade do RNA:
FFPE correspondente e NCFPE amostras de dois casos diferentes mostram diferenças na qualidade do RNA empregando transcrição reversa em tempo real do PCR. Resultados obtidos mostram eficiência de amplificação diferentes para comprimentos diferentes amplicons (i.e., 71 bp, 153 bp, 200 bp, 275 bp, 323 bp) do mRNA GAPDH. Todos os valores de Ct (ciclo limiar) obtidos de amostras FFPE foram superiores aos de NCFPE. Essa diferença demonstra a amplificability PCR inferior do mRNA isolado de tecidos FFPE, sugerindo uma modificação química mais pronunciada. Além disso, os valores mais elevados de Ct por muito tempo comparado com amplicons curto são um indicador para a fragmentação do mRNA. Em comparação, as encostas de valor de Ct dos comprimentos diferentes amplicons mostra mais pronunciado fragmentação de mRNA em FFPE do que NCFPE os tecidos (Figura 3).
Figura 2: resultados representativos de HER2 peixe para formalina correspondente fixada parafina incorporado (FFPE) e não-cross-linking, livre de formol parafina fixa incorporado cortes de tecido (NCFPE). Correspondentes amostras dos mesmos tecidos FFPE (A) e NCFPE (B) são mostradas. Em contraste com as células normais da interfase (C), onde dois verdes (HER2) e dois sinais de vermelho (CEN17) são esperados, células com locus de gene HER2 amplificado representam várias cópias de sinais verdes (HER2) (D). Status de amplificação do HER2 era idêntica em ambos FFPE e as seções NCFPE pós-fixas (A, B). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3: resultados de um ensaio PCR em tempo real transcrição reversa utilizado para controle de qualidade de RNA. Eixo y: Valores de Ct (limiar de ciclo) do gene da GAPDH são mostradas para comprimentos diferentes amplicons (71 bp, 153 bp, 200 bp, 275 bp, 323 bp) no eixo x. mRNA foi isolado FFPE e NCFPE de duas amostras de tecido do câncer mama diferentes transformadas em paralelo e transcrito de cDNA para PCR. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Os resultados demonstram dois principais descobertas. Primeiro, um passo de pós-fixação SBFS simples 24h de seções de corte de tecidos NCFPE é suficiente para obter resultados equivalentes àqueles com FFPE nas análises de peixe utilizando ensaios de peixe aprovados para tecidos FFPE (Veja também referência14). Este protocolo tem a vantagem do uso de ensaios de peixes originalmente desenvolvido e aprovado para FFPE sem a necessidade de revalidação abrangente (por exemplo, através da otimização das condições pré-hibridização de tecido non-cross-linked). O protocolo de peixe pode ser usado exatamente como descrito nas instruções do fabricante.
Pequenas modificações das instruções manufacturer´s descritas no presente protocolo (por exemplo, tecido seção diâmetro e incubação períodos nas etapas a seguir deparaffinization) resultam adaptações anteriores, que é explicitamente recomendado pelo fabricante devido ao uso de tipos de tecido diferentes e métodos de fixação.
A etapa de pós-fixação é crítica, porque ele requer um tempo de reação químico de 18-24 h, que estende o tempo de análise, um dia, mas permite que o mesmo fluxo de trabalho diário, como desenvolvido para tecidos FFPE (Figura 1). SBFS é relatado para penetrar o tecido a uma taxa média de 1 mm por hora22 a 5 mm em 2 h, dependendo do tipo de tecido23,24. A observação que somente pós-fixação de prolongada mais de 18 h pode alterar as propriedades de NCFPE seções FFPE, indica que não a penetração do fixador, mas o tempo de reação químico é fundamental para alcançar os resultados desejados1 ,14.
Em segundo lugar, o NCFPE o tecido remanescente que não é usado para pós-fixação pode ser usado para mais análises moleculares como as biomoléculas são bem preservadas. Isso foi demonstrado pela transcrição reversa em tempo real do PCR (Figura 3). O ensaio é mais sensível e específico do que o derivado electroferograma RIN valor (número de integridade do RNA) no que respeita à qualidade do RNA (i.e., modificação química e fragmentação) para mRNA isolado de tecidos parafina8. Controle de qualidade estava restrita neste estudo para PCR em tempo real, uma vez que grupos independentes demonstraram que, além de RNA, a qualidade de DNA e proteínas isoladas de NCFPE é melhor da FFPE tecidos 8,9, 13.
O protocolo apresentado segue, quando aplicável (por exemplo, receita SBFS condições de fixação, controle de qualidade de RNA, validação), os requisitos das especificações técnicas para procedimentos pré-analíticos para diagnóstico in vitro (IVD), CEN que têm sido recentemente lançado pelo Comité Europeu de normalização (CEN) (por exemplo, CEN/TS 16827-1:2015 para isolamento de RNA de tecidos FFPE que se refere à norma ISO 15189).
O método é limitado a este fixador específico. Embora a boa preservação das biomoléculas e morfologia usando o fixador não-cross-linking, livre de formol foi apresentada em vários estudos, é usado principalmente em pesquisa, mas não em aplicações médicas de rotina. Uma razão é que substituindo o padrão-ouro SBFS fixação por outro fixador que exigem uma variedade de estudos de validação, como nem todos os protocolos otimizados para material FFPE podem ser usados para materiais fixadas com fixador não-cross-linking. Outros métodos de fixação de tecidos não foram testados para este protocolo de peixe.
A etapa de pós-fixação simples descrita neste manuscrito tem a vantagem do uso de ensaios de IVD aprovado para tecidos FFPE e NCFPE.
D.G. empregado pela Qiagen e tem participações de opções ou vínculo das ações no plano de pensões da empresa. Os dados apresentados neste manuscrito referem-se ao sistema de tecido PAXgene, que foi desenvolvido em um esforço conjunto pela Qiagen e PreAnalytiX. Qiagen é parceiro industrial do laboratório de Doppler Christian financiamento público para pesquisa de Biospecimen e tecnologias Biobanking. Todos os autores têm nenhum conflito de interesses e sem interesses financeiros concorrentes.
Agradecemos a equipe do laboratório de patologia molecular no Instituto de patologia da universidade médica Graz por seus conhecimentos e apoio. Além disso, nós agradecemos Iris Kufferath e Daniela Pabst para assistência técnica, Bernadette Rieger e Sylvia Eidenhammer para processar os casos de HER2 bem como Kinga Szurian (patologista) e Tamas Regényi (3DHISTEC). Agradecemos Penelope Kungl revisão do manuscrito. Este trabalho tem sido apoiado financeiramente por Christian Doppler fundo de investigação, o Ministério Federal austríaco de ciência, pesquisa e economia e a Fundação Nacional de investigação, tecnologia e desenvolvimento.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
SAV LP GmbH, Flintsbach a. I., Germany | www.sav-lp.de | FN-200L-4-1 | Tissue fixative |
Simport Plastic Ltd., Beloeil, Canada | www.simport.com | M-498 | Safekeeping device providing labelling, fixation and paraffin embedding for tissue samples. |
Qiagen GmbH, Hilden Germany | www.qiagen.com | 765112 | For collection, fixation, and stabilization of tissue samples: 10 Prefilled Reagent Containers, containing PAXgene Tissue FIX and PAXgene Tissue STABILIZER. |
ThermoFisher Scientific | www.thermofisher.com | 813150 | Processing of biological specimens from chemical fixation to paraffin infiltration |
Merck Millipore, Munich, Germany | www.analytics-shop.com/de/hersteller/millipore.html | MC1009834000 | Dehydration of tissue samples |
VWR Chemicals, Darmstadt, Germany | https://at.vwr.com | 10293EP | Dehydration of tissue samples |
ACM Herba Chemosan Apotheker AG, Vienna, Austria | www.herba-chemosan.at | 2549662 32 | Paraffin used in a tissue processing device |
Leica Mikrosysteme Handels GmbH, Vienna, Austria | www.LeicaBiosystems.com | 39602004 | Paraffin embedding medium |
Sanova Diagnostik, Vienna, Austria | www.sanova.at | 5229 | Paraffin embedding instrument for tissues for histology |
Histocom Medizintechnik Vertriebs GmbH, Wiener Neudorf, Austria | www.histocom.info | M 910010 | This device is used for especially sophisticated paraffin sectioning techniques in biology and medicine. Only skilled or specially trained personnel must operate the microtome, i.e. clamping the specimen, trimming, sectioning and taking off the sections from the instrument. |
Dako Denmark A/S, Glostrup, Denmark | www.chem.agilent.com | K802021-2 | Coated glass slides, intended for mounting formalin-fixed, paraffin-embedded tissue sections. |
Qiagen GmbH, Hilden Germany | www.qiagen.com | 73504 | For purification of total RNA from formalin-fixed, paraffin-embedded tissue sections |
Qiagen GmbH, Hilden Germany | www.qiagen.com | 765134 | For purification of total RNA from PAXgene-fixed, paraffin-embedded tissue sections |
ZytoVision GmbH, Bremerhaven, Germany | www.zytovision.com | Z-2015-200 | For the detection of ERBB2 (a.k.a HER2) gene amplification frequently observed in solid malignant neoplasms e.g. breast cancer samples. |
3DHISTEC, Budapest, Hungary | www.3dhistech.com | Digital device for scanning tissue slides equipped with a 40x/1.2 NA objective, Quad band filters (DAPI/FITC/TRITC/Cy5) filters and a 5.5Mpx, 16 bit, cooled scientific CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) camera. | |
ThermoFisher Scientific | www.thermofisher.com | 4368814 | The High Capacity cDNA Reverse Transcription Kit contains all components necessary for the quantitative conversion of up to 2 µg of total RNA to single-stranded cDNA in a single 20 µL reaction. |
ThermoFisher Scientific | www.thermofisher.com | 4367659 | PCR Master Mix containing polymerase, nucleotides and SYBR Green for PCR and quanitification of amplicons. |
ThermoFisher Scientific, Wilmington, DE | www.thermofisher.com | Ser. Nr. F239 | Spectrophotometer for nucleic acid quantification. |
QuantStudio 7 Flex Real-time PCR System | www.thermofisher.com | 4485701 | PCR machine, |
Vysis/Abbott Laboratories. Abbott Park, Illinois, U.S.A | www.molecular.abbott/us/en/products/instrumentation/thermobrite#order | e.g. (ThermoBrite) 07J91-020 | Temperature controlled slide processing system for in-situ denaturation/hybridization procedures. |
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