RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
German
Menu
Menu
Menu
Menu
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Dieses Protokoll stellt eine Methode zur Erhöhung des prozentualen Tumorgehalts von formalinfixierten paraffineingebetteten Gewebeproben vor.
Das Vorhandensein von kontaminierendem Nicht-Tumorgewebe in Formalin-fixiertem Paraffin-eingebettetem (FFPE) -Gewebe kann genomische Studien stark untergraben. Hierin beschreiben wir die Makrodissektion, eine Methode, die entwickelt wurde, um den prozentualen Tumorgehalt einer Gewebeprobe zu erhöhen, indem unerwünschtes Gewebe entfernt und eliminiert wird, bevor nachgeschaltete Nukleinsäureextraktionen durchgeführt werden. FFPE-Gewebeblöcke wurden geschnitten, um 4-5 μm Gleitgewebeschnitte zu erzeugen. Ein repräsentativer Abschnitt wurde für die Hämatoxylin- und Eosin (H & E) -Färbung eingereicht und anschließend von einem zertifizierten Pathologen überprüft. Während der Überprüfung identifizierte und markierte der Pathologe die Regionen des Tumorgewebes in der H & E. Nach der Fertigstellung wurde die markierte H & E verwendet, um die Resektion der seriellen unbefleckten Abschnitte aus demselben Gewebeblock zu leiten. Um die Auswirkungen der Makrodissektion zu demonstrieren, wurde RNA, die aus übereinstimmenden makrodissektierten und nicht dissektierten diffusen großzelligen B-Zell-Lymphomen (DLBCL) extrahiert wurde, auf einem digitalen Genexpressionsassay durchgeführt, der in der Lage ist, den DLBCL-Subtyp und den BCL2-Translokationsstatus zu bestimmen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Makrodissektion die Statusaufrufe des Subtyps oder der BCL2-Translokation in 60% der untersuchten Proben veränderte. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Makrodissektion eine einfache und effektive Methode zur Durchführung einer Tumoranreicherung vor Nukleinsäureextraktionen ist, deren Produkt dann sicher in nachgelagerten genomischen Studien verwendet werden kann.
Formalin-fixierte paraffineingebettete (FFPE) Gewebe, die im Rahmen des normalen klinischen Diagnoseprozesses gesammelt und in klinischen Geweberepositorien aufbewahrt werden, stellen eine umfangreiche Ressource für die Humanforschung, einschließlich der Krebsforschung,dar 1. Da sich unser Verständnis menschlicher Krankheiten vertieft, wird immer deutlicher, dass Krankheiten, die bisher aufgrund morphologischer und immunphänotypischer Merkmale als einzelne Entitäten angesehen wurden, tatsächlich aus verschiedenen molekularen Subtypen bestehen, die molekulare Subtypisierungsassays erfordern. Infolgedessen sind hochempfindliche genomische Assays, die in der Lage sind, diese Subtypen zu erkennen, immer wichtigergeworden 2. Obwohl FFPE-Gewebe dafür bekannt sind, aufgrund von Fixationsproblemen schlecht mit genomischen Techniken kompatibel zu sein, werden diese Techniken mit der Weiterentwicklung von Technologie und Protokollen zunehmend kompatibel mit diesem klinisch allgegenwärtigen Gewebeformat 3,4,5. FFPE-Gewebe sind jedoch häufig Beimischungen von Tumor- und Nicht-Tumorgewebematerialien, bei denen das Vorhandensein von Nicht-Tumormaterial häufig unerwünscht ist und die Ergebnisse genomischer Analysen erheblich untergraben und beeinflussen kann, wenn sie in einem hohen Anteil vorhandensind 6. Tatsächlich wird für solche Analysen häufig ein Mindesttumorgehalt von 60% verwendet, bei denen Gewebe, die diesen Schwellenwert nicht erreichen, ausgeschlossen werden können, obwohl sie ansonsten die Studienkriterienerfüllen 7. Dies kann besonders in seltenen Krankheitssituationen problematisch sein, in denen Patientengewebe wertvoll und schwer in hoher Zahl zu sammeln ist.
Die Makrodissektion ist eine Methode, die die Auswirkungen eines niedrigen Tumorgehalts minimiert, indem sie die Menge an normalem Gewebereduziert 3. Die Entfernung von solchem störenden Nicht-Tumormaterial vor der Nukleinsäureextraktion kann den Tumorprozentgehalt und damit die Tumorreinheit der extrahierten Nukleinsäuren signifikant erhöhen. Die Geweberesektion stützt sich entscheidend auf eine pathologische Überprüfung durch Experten, bei der die Tumorregion von einem zertifizierten Pathologen identifiziert und auf einem frisch erzeugten Hämatoxylin und Eosin (H & E) -gefärbten Gewebeabschnitteingekreist wird 8. Das eingekreiste H & E wird dann verwendet, um die Entfernung und Sammlung von unerwünschtem bzw. Zielgewebe zu steuern. Dieses Protokoll beschreibt die Schritte der Makrodissektion von der pathologischen Überprüfung bis zur Gewebeentnahme, wie sie im AIDS and Cancer Specimen Resource (ACSR) Technical Core Laboratory der Mayo Clinic durchgeführt werden.
Alle Proben wurden in Übereinstimmung mit den genehmigten IRB-Protokollen der Imsengco Clinic (PR16-000507 und PR2207-02) gesammelt und verwendet.
1. Probenvorbereitung
2. Pathologische Überprüfung
3. Deparaffinisierung
3. Makrodissektion
Insgesamt wurden 5 Diffuse Large B-Cell Lymphoma (DLBCL) FFPE-Gewebeblöcke geschnitten, und die resultierenden Abschnitte wurden vor der Nukleinsäureextraktion entweder makrodissektiert oder nicht. Die extrahierte RNA wurde auf dem DLBCL90-Assay16 ausgeführt. Makrodissektierte Proben wurden zweimal durchgeführt, einmal mit 5 μL RNA-Stammkonzentration, aber nicht mehr als 300 ng Gesamt-RNA-Input und einmal mit 5 μL RNA-Stock, der verdünnt wurde, um den RNA-Inputs ihrer jeweiligen nicht sezierten Gegenstücke zu entsprechen. Die DLBCL90-Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
DLBCL besteht aus 3 verschiedenen Subtypen der Ursprungszelle (COO) mit unterschiedlicher therapeutischer Reaktionsfähigkeit, nämlich GCB, ABC und einer Zwischengruppe, die als nicht klassifiziert oder UNC17,18 bekannt ist. Translokationen mit MYC, BCL2 und/oder BCL6 allein oder in Kombination (Doppel- oder Dreifachtreffer) werden ebenfalls häufig in DLBCL beobachtet, insbesondere im GCB-Subtyp19. Der DLBCL90-Assay ist eine Erweiterung seines Vorgängers, des klinischen Lymph2Cx-Assays, und ist daher in der Lage, DLBCL-COO-Subtypen zu bestimmen, wurde aber hauptsächlich entwickelt, um Proben zu identifizieren, die Doppelschlagtranslokationen (DH) mit BCL2 beherbergen, wobei die digitale Genexpression als Alternative zur Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) verwendet wird16,20. Die Ergebnisse in Tabelle 2 zeigen, dass die Makrodissektion entweder den COO- oder den DHITsig-Status für 60% (3/5) der untersuchten Proben verändert hat.
Die Makrodissektion von Probe A hatte keinen Einfluss auf den COO-Aufruf, sondern änderte den DHITsig-Aufruf von NEG zu UNCLASS, und diese Veränderung wurde unabhängig vom makrodissektierten RNA-Input der Probe und mit ähnlichen Wahrscheinlichkeitswerten beobachtet (0,224, 0,254). Im Gegensatz dazu hatte die Makrodissektion von Stichprobe C keine Auswirkungen auf den DHITsig-Aufruf, sondern änderte den COO-Aufruf von GCB zu UNC. Auch diese Veränderung wurde unabhängig vom makrodissektierten RNA-Input der Probe beobachtet. Mit 0,117 lag die COO-Call-Wahrscheinlichkeit jedoch näher an der Call-Schwelle von 0,1 für die makrodissektierte Probe mit reduziertem RNA-Input. Ähnlich wie bei Beispiel A hatte die Makrodissektion von Stichprobe E keine Auswirkungen auf den COO-Anruf, änderte jedoch den DHITsig-Anruf. Für Probe E änderte sich der Aufruf jedoch von UNCLASS zu NEG und tat dies unabhängig vom makrodissektierten RNA-Eingang der Probe mit einigermaßen ähnlichen Wahrscheinlichkeitsaufrufen (0,849, 0,833). Insbesondere ist diese Rufänderung in DHITsig NEG biologisch sinnvoll, da Probe E zu ABC-DLBCL gefunden wurde und Doppeltreffertranslokationen mit BCL2 ausschließlich in GCB-DLBCL19 beobachtet wurden.

Abbildung 1: Erzeugen von Objektträger-montierten Gewebeschnitten mit einem Mikrotom . (A) FFPE-Gewebeblock, der vom Mikrotomfutter an Ort und Stelle gehalten und geschnitten wird, um ein Band aus sequentiellen FFPE-Gewebeschnitten zu erzeugen. (B) Mit vorgetränkten Holzstäbchen wird das Band aus dem Mikrotom gesammelt und in ein warmes Wasserbad überführt. (C) Die Wärme des Wassers hilft, die Falten im Gewebeband auszubügeln. (D) Einzelne FFPE-Gewebeschnitte werden aus dem Gewebeband entfernt, indem eine geschlossene Pinzette an der Verbindung zweier Abschnitte platziert und die Pinzette vorsichtig geöffnet wird, wodurch Abschnitte voneinander getrennt werden. (E) Die Abschnitte werden aus dem Wasser gesammelt, indem ein Glasobjektträger in einem Winkel getaucht wird und die Seite vorsichtig in Richtung des Gewebeabschnitts bewegt wird, bis der Rand des Abschnitts den Glasträger berührt. (F) Sobald sich der Objektträger und der Abschnitt berühren, entfernen Sie den Objektträger langsam aus dem Wasser, so dass der Gewebeabschnitt bündig gegen den Objektträger fallen kann. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Abbildung 2: Pathologie und histologische Überprüfung eines Hämatoxylin und Eosin (H & E) gefärbten Abschnitts. (A,B) Der H&E-Gewebeschnitt wird einer mikroskopischen Überprüfung durch einen Board-zertifizierten Pathologen unterzogen. (C,D) Sobald der Pathologe das gesamte Gewebe untersucht und festgestellt hat, dass es sich nicht um 100% Tumorgewebe handelt, wird der Pathologe einen Marker verwenden, um den Tumorbereich des Gewebes zu umkreisen. (E,F) Das Halten des markierten H & E gegen den ursprünglichen FFPE-Gewebeblock zeigt, dass nicht das gesamte Gewebe Tumormaterial ist. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Abbildung 3: Gewebeproben. Dieses Bild zeigt die pathologisch überprüften und tumormarkierten H & Es (Zeile 1), unverarbeitete FFPE-Gewebeabschnitte auf Objektträgern (Zeile 2), deparaffinisierte FFPE-Gewebeabschnitte auf Objektträgern (Zeile 3), deparaffinisierte FFPE-Gewebeabschnitte mit Pathologiemarkierungen auf der Rückseite des Objektträgers (Zeile 4), deparaffinisierte und makrodissektierte FFPE-Gewebeabschnitte auf Objektträgern (Zeile 5) für die 5 Proben (A-E), die zur Demonstration dieses Protokolls verwendet wurden. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Abbildung 4: Deparaffinisierung und Makrodissektion von FFPE-Gewebeschnitten: (A) In einem Abzug werden FFPE-Gewebe, die in einem Schieber montiert sind, in zwei d-Limonen-Waschungen und einer Ethanolwäsche gewaschen. (B,C) Nach dem Waschen wurde das gesamte Paraffin entfernt, und nur das Gewebe verbleibt auf dem Objektträger, der jetzt weiß und im Vergleich zu seinem vorgewaschenen Gegenstück gut sichtbar ist. (D) Der deparaffinisierte, auf dem Objektträger montierte Gewebeabschnitt wird mit der Vorderseite nach unten auf der Rückseite seines passenden markierten H & E platziert. (E) Die Tumorbereichsmarkierungen auf dem H & E werden dann auf der Rückseite des deparaffinisierten Objektträgers mit einem feinen oder ultrafeinen geknabberten Permanentmarker verfolgt (F) Der markierte deparaffinisierte Objektträger montierte Gewebeabschnitt wird dann in eine Glycerinwäsche getaucht, um den Gewebeabschnitt zur Entnahme zu befeuchten. Der Objektträger wird langsam vom Glycerin entfernt, und die Rückseite des Objektträgers wird mit einem Gewebe abgewischt, um überschüssiges Glycerin zu entfernen, bevor das Objektträgergewebe mit dem Gesicht nach oben auf die Bank gelegt wird. (G) Mit der flachen Seite einer sauberen Rasierklinge wird das Gewebe makrodissektiert, und das unerwünschte Gewebe außerhalb der pathologischen Markierungen wird verworfen, bevor das Gewebe von Interesse gesammelt wird, das sich entlang der Kante der Klinge sammelt. (H) Ein Holzstab wird verwendet, um das gesammelte Gewebe vom Rand der Klinge zu entfernen. (I) Das Gewebe wird dann in einen vormarkierten mikroröhrchengefüllten Gewebeaufschlusspuffer überführt und ist bereit für die Nukleinsäureextraktion. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.
| Beispiel-ID | Ganzes Gewebe (a) | Kreisförmige Gewebefläche (b) | Gesamttumorgehalt des gesamten Gewebes (c) | Faltenerhöhung des Tumorgehalts durch Makrodissektion (d) | Nicht makrodissektiert (e) | Makrodissektiert (f) | ||||
| % Lebensfähiger Tumor | % Sonstige | % Lebensfähiger Tumor | % Sonstige | # von 5 μm Objektträgern extrahiert | RNA conc (ng/μL) | # von 5 μm Objektträgern extrahiert | RNA conc (ng/μL) |
|||
| Beispiel A | 60 | 40 | 75 | 25 | 45 | 1.7 | 2 | 19.0 | 4 | 58.3 |
| Beispiel B | 60 | 40 | 65 | 35 | 39 | 1.7 | 1 | 34.0 | 2 | 60.0 |
| Beispiel C | 40 | 60 | 65 | 35 | 26 | 2.5 | 1 | 13.7 | 2 | 46.2 |
| Beispiel D | 35 | 65 | 90 | 10 | 32 | 2.9 | 1 | 57.3 | 2 | 60.0 |
| Beispiel E | 20 | 80 | 30 | 70 | 6 | 5.0 | 3 | 25.2 | 3 | 44.6 |
Tabelle 1: Pathologie-Review-Daten. Die Tabelle zeigt (a) den Prozentsatz des lebensfähigen Tumors im gesamten Gewebe abschnittsweise nach Gebieten, (b) den Prozentsatz des lebensfähigen Tumors in dem Bereich, der vom Pathologen während der Überprüfung nach Zellularität eingekreist/markiert wurde, (c) die geschätzte Gesamtzellularität des Tumors des gesamten Gewebes (a x b), (d) die geschätzte Zunahme der Tumorzellularität, die mit der Makrodissektion erreicht wurde, (e und f) die Anzahl der extrahierten 5 μm unbefleckten FFPE-Objektträger-Gewebeschnitte und die resultierenden RNA-Konzentrationen für übereinstimmende nicht-makrodissektierte und makrodissektierte Proben. % Sonstiges bezieht sich auf alle anderen Gewebe, die in einer bestimmten Probe vorhanden sind, die kein Tumorgewebe sind und Bindegewebe, Stromafibroblasten, Blutgefäße sowie andere inhärente Stromaelemente umfassen können. Bitte klicken Sie hier, um diese Tabelle herunterzuladen.
| Beispiel-ID | RNA-Input (ng) | DLBCL90 COO-Anruf | DLBCL90-Anrufwahrscheinlichkeit | DHITsig-Anruf | DHITsig pos Wahrscheinlichkeit | DHITsig neg Wahrscheinlichkeit | |
| Nicht makroseziert | Beispiel A | 95.0 | Gcb | 0.000 | Neg | 0.135 | 0.865 |
| Beispiel B | 170.0 | Gcb | 0.000 | Neg | 0.032 | 0.968 | |
| Beispiel C | 68.5 | Gcb | 0.028 | Neg | 0.033 | 0.967 | |
| Beispiel D | 286.5 | ABC | 0.998 | Neg | 0.002 | 0.998 | |
| Beispiel E | 126.0 | ABC | 0.989 | UNKLASSE | 0.212 | 0.788 | |
| Makrodissektiert | Beispiel-A_M | 291.7 | Gcb | 0.000 | UNKLASSE | 0.224 | 0.776 |
| Beispiel B_M | 300.0 | Gcb | 0.000 | Neg | 0.016 | 0.984 | |
| Beispiel C_M | 231.2 | UNKLASSE | 0.210 | Neg | 0.015 | 0.985 | |
| Beispiel D_M | 300.0 | ABC | 0.999 | Neg | 0.002 | 0.998 | |
| Beispiel-E_M | 223.2 | ABC | 0.987 | Neg | 0.151 | 0.849 | |
| Makrodissektiert & RNA verdünnt | Beispiel-A_M | 95.0 | Gcb | 0.000 | UNKLASSE | 0.254 | 0.746 |
| Beispiel B_M | 170.0 | Gcb | 0.000 | Neg | 0.023 | 0.977 | |
| Beispiel C_M | 68.5 | UNKLASSE | 0.117 | Neg | 0.027 | 0.973 | |
| Beispiel D_M | 286.5 | ABC | 0.999 | Neg | 0.002 | 0.998 | |
| Beispiel-E_M | 126.0 | ABC | 0.995 | Neg | 0.167 | 0.833 |
Tabelle 2: Ergebnisse des digitalen DLBCL90-Genexpressionsassays. Fünf Proben (A-E) wurden entweder nicht makrodissektiert oder makrodissektiert, bevor Nukleinsäureextraktionen durchgeführt wurden. Die resultierende RNA wurde auf dem DLBCL90-Assay ausgeführt, für den das maximale RNA-Eingangsvolumen 5 μL beträgt. Nicht-makrodissektierte Proben wurden mit 5 μL Stamm-RNA durchgeführt. Jede makrodissektierte Probe wurde zweimal mit (a) 5 μL Stamm-RNA durchgeführt, es sei denn, Aliquots von 60 ng/μL waren möglich und (b) 5 μL Stamm-RNA verdünnt, um den Konzentrationen/dem Input ihrer nicht-makrodissektierten Gegenstücke zu entsprechen. Das Suffix _M bedeutet, dass diese Probe makrodissektiert wurde. Bitte klicken Sie hier, um diese Tabelle herunterzuladen.
Die Autoren haben nichts offenzulegen.
Dieses Protokoll stellt eine Methode zur Erhöhung des prozentualen Tumorgehalts von formalinfixierten paraffineingebetteten Gewebeproben vor.
Diese Arbeit wird von der NIH-finanzierten AIDS and Cancer Specimen Resource (ACSR, UM1 CA181255-2) im Rahmen ihres Bioproben-Wissenschaftsprogramms unterstützt. Das Video wurde gefilmt und der Postproduktionsschnitt wurde von Mayo Clinic Media Services durchgeführt.
| 200-prozentiges Ethanol | Decon | 2701 | |
| AllPrep DNA/RNA FFPE Kit | Qiagen | 80234 | DNA/RNA FFPE Extraktionskit |
| Coplin-Töpfe | Diverse | x | |
| DLBCL90 Sonden | NanoString | diverse | Digitale Genexpressionsprofilierung basierend DLBCL90 Assay |
| d-Limonen | VWR | 89376-092 | |
| Pinzetten | Verschiedenes x | ||
| Glas-Objektträger | FisherBrand | 12-550-15 | |
| Glycerol | VWR | 0854-1L | |
| Master Kits | NanoString | diverse | |
| Mikrotome | Leica | RM2265 | |
| Mikroröhrchen | Ambion | AM12400 | |
| NanoDrop One | Thermo Scientific | ND-ONE-W | Spektralphotometer für DNA-, RNA- und Proteinqualitation |
| nCounter | NanoString | x | Digitale Plattform zur Erstellung von Genexpressionsprofilen zur Durchführung des DLBCL90-Assays |
| Permanentmarker | Electrib Microscope Sciences | 72109-12 | |
| Rasierklingenspender | Electrib Microscope Sciences | 71985-10 | |
| Rasierklingen | Electrib Mikroskop Sciences | 71985-23 | |
| Gewebeverdauungspuffer | Qiagen | 80234 | |
| Reinstwasser | VWR | SH30538.02 | |
| Wasserbad | Triangle Biomedical Sciences | TFB-120 | |
| Holzstab | FisherBrand | 22363158 |