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VDJ-Sec: Análisis de secuenciación profunda del gen de la cadena pesada de inmunoglobulina reordenados para revelar clonal Evolución Patrones de linfoma de células B

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DOI:

10.3791/53215

28 de diciembre de 2015

En este artículo

Resumen

Este protocolo describe un enfoque para interrogar las regiones VDJ de cadena pesada de inmunoglobulinas recombinadas de los linfomas mediante secuenciación profunda y recuperar el reordenamiento de VDJ y el estado de hipermutación somática para delinear la arquitectura clonal del tumor individual. La comparación de la arquitectura clonal entre el diagnóstico pareado y las muestras de recaída revela modos de evolución clonal de recaída y linfoma.

Resumen

Clonalidad tumor comprensión es fundamental para la comprensión de los mecanismos implicados en la tumorigénesis y la progresión de la enfermedad. Además, la comprensión de los cambios en la composición clonal que se producen dentro de un tumor en respuesta a ciertos micro-entorno o tratamientos puede conducir al diseño de los enfoques más sofisticados y eficaces para erradicar las células tumorales. Sin embargo, el seguimiento de tumores clonales subpoblaciones ha sido difícil debido a la falta de marcadores distinguibles. Para abordar este problema, un protocolo VDJ-ss fue creado para rastrear los patrones de evolución clonal de linfoma de células grandes B (DLBCL) recaída difusa mediante la explotación de recombinación VDJ e hipermutación somática (SHM), dos características únicas de los linfomas de células B.

En este protocolo, la secuenciación de próxima generación (NGS) bibliotecas con potencial de indexación se construyeron a partir de la cadena pesada de inmunoglobulina amplificado reordenado (CIB) región VDJ de pares de diagnóstico primario y la recaída samp DLBCLles. En promedio se obtuvieron más de medio millón de secuencias VDJ por muestra después de la secuenciación, que contienen tanto VDJ reordenamiento e información SHM. Además, se desarrollaron tuberías bioinformática personalizadas para utilizar plenamente la información de secuencia para la caracterización de CIB-VDJ repertorio dentro de estas muestras. Además, la tubería permite la reconstrucción y la comparación de la arquitectura clonal de los tumores individuales, lo que permite el examen de la heterogeneidad clonal dentro de los tumores de diagnóstico y deducción de los patrones de evolución clonal entre diagnóstico y pares de recaída del tumor. Al aplicar este análisis a varios pares diagnóstico de recaída, descubrimos evidencia clave de que múltiples patrones evolutivos tumorales distintivo podrían llevar a DLBCL recaída. Además, este enfoque se puede ampliar a otros aspectos clínicos, como la identificación de la enfermedad residual mínima, seguimiento de los avances recaída y la respuesta al tratamiento y la investigación de repertorio inmunológicoes en contextos no-Hodgkin.

Introducción

El cáncer es una enfermedad clonal. Desde hace treinta años, cuando Peter C. Nowell propuso el modelo de evolución clonal del cáncer 1, muchos estudios han tratado de diseccionar poblaciones clonales dentro de las muestras tumorales y reconstruir los patrones de expansión y evolución clonal que subyacen en el proceso de tumorigénesis 2. Recientemente, la secuenciación del genoma ha permitido a los investigadores a tener una mirada profunda a la heterogeneidad clonal y evolución 3,4. Sin embargo, debido a la falta de marcadores tratables en muchos tipos de células, es difícil para inferir la arquitectura clonal precisa y la ruta evolut....

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Protocolo

1. VDJ amplificación

1.1) La extracción de ADN a partir de muestras de tumores

  1. Extraer el ADN de las secciones delgadas (10 a 20 micras) de OCT tejidos normales o malignas incrustados congelados.
    1. Digerir 10-30 secciones delgadas de tejido embebido cortada por un micrótomo criostato en 4 ml de tampón de lisis nucleico (0,0075 M Tris HCl, pH 8,2; NaCl 0,3 M; 0,002 M Na 2 EDTA) con proteinasa K (0,5 mg / ml, concentración final ) y 0,625% SDS en un tubo de centrífuga de 15 ml en un baño de 37 ° C el agua durante la noche.
    2. Añadir 1 ml de NaCl saturado (5 M) a la mezcla de digestión y agitar vigorosamente....

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Resultados

El procedimiento general de secuenciación VDJ (VDJ-SEC), incluyendo la extracción de ADN, recombina VDJ región de amplificación y purificación, la construcción de bibliotecas de secuenciación, se lee en el procesamiento y el análisis filogenético, está representado en la Figura 1. Rutinariamente de 5-200 g de ADN puede ser recuperada a partir de secciones de tejido sólido congelado o 0,5 a 20 g de ADN a partir de secciones de tejidos embebidos en parafina fijado en formol. Dependiendo d.......

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Discusión

Debido al número casi ilimitado de iteraciones de información de la secuencia codificada por VDJ reordenamiento y SHM en el locus IGH de células B humanas, el examen de todo el repertorio IGH por alto rendimiento en alta secuenciación demostró ser una forma eficaz y completa para delinear clonal y las poblaciones de células B sub-clónicas. Además, esta estrategia se puede utilizar para estudiar la ruta de evolución clonal de desarrollo de células B tumor, remisión y recaída mediante la comparación de las arquitecturas c.......

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Divulgaciones

Los autores no tienen conflictos de intereses que divulgar.

Agradecimientos

Los autores desean agradecer a la Dra. Rita Shaknovich y a los miembros de Elemento lab, Melnick lab y Tam lab por sus reflexivas discusiones. También nos gustaría agradecer al Centro Central de Recursos Genómicos de Weill Cornell Medical College por realizar la secuenciación de VDJ. YJ contó con el apoyo de ASH Scholar Award. WT y OE cuentan con el apoyo de la subvención piloto del Weill Cornell Cancer Center. OE cuenta con el apoyo del premio NSF CAREER, el Starr Cancer Consortium y el Hirschl Trust. También nos gustaría agradecer a Katherine Benesch, JD, MPH por su generoso apoyo a este proyecto.

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
EtanolVWR89125-170200 proof, para biología molecular
tampón TELife Technologies12090-01510 mM Tris· Cl, pH 8,0; 10 mM EDTA
XilenosVWREM-XX0055-6500 ml
Proteinasa K Life Technonogies25530-015100 mg
Trifosfato de desoxinucleótido (dNTP) Mezcla de solucionesPromegaU151510 mM cada nucleótido
10x Tampón de PCR Roche11699105001sin MgCl2
AmpliTaq ADN polimerasa con tampón de oro y MgCl2Life Technonogies431180650 µ l a 5 U/µ l
Escalera de tamaño de control de muestrasInvivoscribe Technologies 2-096-002033 reacciones
IGH Somatic Hypermutation Assay v2.0 - Detección de gelInvivoscribe Technologies 5-101-003033 reacciones, Mix 2 para la detección de IGVHFR1
Ensayo de clonalidad del gen IGH - Detección en gelInvivoscribe Technologies 1-101-002033 reacciones, Tubo B para detección de IGVHFR2
GoTaq Flexi ADN PolimerasaPromegaM829120 µ l a 5 U/µ l
10X Tampón Tris-Borato-EDTA (TBE)Corning (cellgro)46-011-CM6x1 L
50x TAMPÓN TAE   VWR101414-2981 L
Solución de bromuro de etidioSigma-AldrichE151010 mg/ml
25 pb DNA LadderLife Technologies105970111 µ g/µ l
100 bp DNA LadderLife Technologies15628-0191 µ g/µ l
UltraPure AgaroseLife Technologies16500-500500 g
40% Solución de Acrilamida/BisBio-Rad Laboratories1610144500 ml
QIAquick Kit de extracción de gelQiagen2870450 columnas
Agencourt AMPure XPBeckman CoulterA63881
Qubit dsDNA Kit de ensayo de alta sensibilidadLife TechnologiesQ32854
Kit de ADN de alta sensibilidadAgilent Technologies5067-4626
2100 BioanalizadorAgilent Technologies
PhiX Control v3IlluminaFC-110-3001
MiSeqIllumina
Qubit 2.0 FluorímetroLife TechnologiesQ32872
Tampón de resuspensión (Illumina TruSeq DNA Sample Preparation Kit v2)IlluminaFC-121-2001
Mezcla de reparación final (Illumina TruSeq DNA Sample Preparation Kit v2)IlluminaFC-121-2001
A-tailing mix (Illumina TruSeq DNA Sample Preparation Kit v2)IlluminaFC-121-2001
Mezcla de ligadura (Illumina TruSeq DNA Sample Preparation Kit v2)IlluminaFC-121-2001
Índice adaptador de ADN (Illumina TruSeq DNA Sample Preparation Kit v2)IlluminaFC-121-2001
Stop ligation buffer (Illumina TruSeq DNA Sample Preparation Kit v2)IlluminaFC-121-2001
PCR cebador cocktail (Illumina TruSeq DNA Sample Preparation Kit v2)IlluminaFC-121-2001
PCR master mix (Illumina TruSeq DNA Sample Preparation Kit v2)IlluminaFC-121-2001
Soporte magnéticoLife Technologies4457858
Sistema de imagen en gelBio-Rad Laboratories170-8370

Referencias

  1. Nowell, P. C. The clonal evolution of tumor cell populations. Science. 194 (4260), 23-28 (1976).
  2. Greaves, M., Maley, C. C. Clonal evolution in cancer. Nature. 481 (7381), 306-313 (2012).
  3. Ding, L., et al.

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