Next Generation Sequencing (NGS) wird zunehmend sowohl für die Patientenversorgung als auch in der Krebsforschung eingesetzt, um Behandlungen zu leiten und wissenschaftliche Entdeckungen zu erleichtern. Das Gewebe ist oft begrenzt und kleine Proben mit variablem Tumorgehalt werden routinemäßig verwendet. Tumoradäquanz und -integrität bleiben daher ein Hindernis für die Gewinnung aussagekräftiger Daten. Proben mit niedrigeren Tumoranteilen können Schwierigkeiten bei der Unterscheidung von wahren Varianten von Sequenzierungsartefakten verursachen und sind oft nicht für NGS1 geeignet. Es hat sich gezeigt, dass die Tumoranreicherung von Fällen mit niedrigem Tumorgehalt, die unter 20% liegen, dazu beiträgt, ausreichend Material zu liefern, um reproduzierbare Sequenzierungsdaten zu generieren und sicherzustellen, dass niederfrequente Varianten nicht übersehen werden 2,3. Die Grenzen variieren jedoch je nach den verwendeten Plattformen und der geplanten Nutzung der generierten Daten.
Traditionell erfolgt die Anreicherung von Tumorregionen für die Extraktion durch manuelle Makrodissektion oder Laser-Capture-Mikrodissektion (LCM) von Formalin fixed paraffin embedded (FFPE) Objektträgern. Die manuelle Makrodissektion oder das Abkratzen bestimmter Gewebebereiche von Objektträgern ermöglicht die Entfernung von Tumorregionen für die Verwendung in nachgeschalteten Assays mit relativ geringen Kosten, aber mit geringer Genauigkeit und geringer Präzision 2,4. Minimale technische Genauigkeit kann sehr effektiv sein bei Fällen mit höherem Tumorgehalt, in denen große Tumorschwaden vorhanden sind und / oder minimaler Gewebeverlust die Ergebnisse nicht signifikant beeinflusst, aber Fälle mit niedrigem Tumorgehalt oder Fälle mit stärker dispergiertem Tumor erfordern eine erhöhte Präzision. LCM wurde daher in den 1990er Jahren erfunden und wurde zu einem wertvollen Weg, um kleine, definierte, mikroskopisch kleine Geweberegionen aus formalin fixen Paraffin eingebetteten (FFPE) Objektträgern 5,6,7,8 präzise zu entfernen. LCM kann verwendet werden, um Einzelzellpopulationen zu sammeln, wenn eine komplexe Heterogenität der Stichprobe besteht9, was die Sammlung von zuvor schwer zu trennenden Zellpopulationen ermöglicht. LCM erfordert jedoch kostspielige Maschinen, die umfangreiches technisches Know-how und praktische Zeit erfordern 10,11,12,13,14.
Das für die automatisierte Gewebedissektion verwendete Instrument weist eine Genauigkeit zwischen LCM (~10 μm) und Makrodissektionen (~1 mm)15 auf. Darüber hinaus weist es sowohl Kosten- als auch technische Qualifikationsanforderungen zwischen Makrodissektion und LCM auf und wurde entwickelt, um eine schnelle Gewebeanreicherung von sequentiellen FFPE-Objektträgern durchzuführen, um die Nachteile früherer Methodenzu lindern 15. Die automatisierte Dissektion auf diese Weise verwendet digitale Anmerkungen oder Referenzbildüberlagerungen auf der Bühne auf seriell geschnittene, ungefärbte Gewebeobjektträger, um Bereiche von Interesse zu sezieren und anzureichern. Das Instrument verwendet Kunststoff-Spinnmesser-Frässpitzen, 1,5-ml-Sammelrohre und kann mit einer Reihe verschiedener Flüssigkeiten zur Dissektion verwendet werden, um Bereiche zu sammeln, die für nachgeschaltete Assays von Interesse sind, einschließlich der Nukleinextraktion und -sequenzierung. Die sich drehende Kunststoff-Frässpitze verwendet innere und äußere Spritzenbehälter und einen Kolben, um Puffer zu sammeln, dann zu mahlen und sammelt Gewebe16. Der variable Durchmesser der Frässpitze (250 μm, 525 μm, 725 μm) kann die Dissektion von separaten Gewebebereichen zum Vergleich, multifokalen Regionen, die gepoolt werden können, oder einzelnen kleinen Bereichen aus einzelnen oder mehreren FFPE-Objektträgern ermöglichen. Die für die Ernte verwendeten Abschnittsdicken können basierend auf den individuellen Experimentanforderungen angepasst werden, und die Benutzer können sicherstellen, dass die interessierenden Regionen nicht erschöpft sind, indem sie unmittelbar nach dem letzten für die Ernte verwendeten Abschnitt eine zusätzliche H & E an einem seriellen Abschnitt durchführen.
Die automatisierte Dissektion wurde als eine Möglichkeit identifiziert, den Tumorgehalt in Fällen mit niedrigem Tumorgehalt anzureichern, und wir testeten und erweiterten die beabsichtigte Funktionalität eines automatisierten Gewebedissektionsinstruments, das derzeit für den Einsatz an klinischen FFPE-Proben mit einer Dicke von bis zu 10 μm vermarktet wird. Die Arbeit zeigt, dass die automatisierte Dissektion sowohl auf FFPE- als auch auf frisch gefrorene menschliche oder tierische Gewebeschnitte mit einer Dicke von bis zu 20 μm für Forschungszwecke angewendet werden kann. Das Protokoll demonstriert auch einen Ansatz zur digitalen Annotation und Automatisierung der Dissektion für die Tumoranreicherung in Geweben mit niedrigem Tumorgehalt und / oder Fällen mit verschachtelten, dispergierten Tumoren, bei denen eine sinnvolle Makrodissektion eine Herausforderung darstellt oder nicht durchführbar ist, und zeigt sowohl die Qualität als auch die Ausbeute an Nukleinsäuren, die für NGS ausreichen. Die automatisierte Dissektion kann daher eine mittlere Präzision und einen erhöhten Durchsatz für die Tumoranreicherung bieten und könnte auch zur Bereicherung anderer interessanter Regionen oder in Kombination mit anderen Plattformen zur Beantwortung von Forschungs- oder klinischen Fragen eingesetzt werden.