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Artículo de método

Análisis comparativo de lesiones a través de un enfoque de secuenciación dirigida

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DOI:

10.3791/59844

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5 de noviembre de 2019

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1ARC-Net Research Centre, University and Hospital Trust of Verona, 2Department of Diagnostics and Public Health, Section of Pathology, University and Hospital Trust of Verona, 3Department of Medicine (DIMED), Surgical Pathology and Cytopathology Unit, University of Padua

En este artículo

Resumen

Este artículo describe un método para identificar alteraciones clonales y subclonales entre diferentes especímenes de un paciente dado. Aunque los experimentos descritos aquí se centran en un tipo de tumor específico, el enfoque es ampliamente aplicable a otros tumores sólidos.

Resumen

Evaluar la heterogeneidad intratumoral (ITH) es de suma importancia para anticipar el fracaso de las terapias dirigidas y diseñar estrategias antitumorales eficaces en consecuencia. Aunque con frecuencia se plantean preocupaciones debido a las diferencias en el procesamiento de muestras y la profundidad de la cobertura, la secuenciación de próxima generación de tumores sólidos ha desentrañado un grado muy variable de ITH entre los tipos de tumores. La captura de la relación genética entre las lesiones primarias y metastásicas mediante la identificación de poblaciones clonales y subclonales es fundamental para el diseño de terapias para enfermedades en estadio avanzado. Aquí, informamos de un método para el análisis comparativo de lesiones que permite la identificación de poblaciones clonales y subclonales entre diferentes especímenes del mismo paciente. El enfoque experimental descrito aquí integra tres enfoques bien establecidos: análisis histológico, secuenciación multilesione de alta cobertura y análisis inmunofenotípicos. Con el fin de minimizar los efectos en la detección de eventos subclonales por procesamiento inapropiado de muestras, sometimos a los tejidos a un examen patológico cuidadoso y el enriquecimiento de células neoplásicas. El ADN controlado por calidad de lesiones neoplásicas y tejidos normales fue sometido a una secuenciación de alta cobertura, dirigida a las regiones codificantes de 409 genes cancerosos relevantes. Aunque sólo se examina un espacio genómico limitado, nuestro enfoque permite evaluar el grado de heterogeneidad entre las alteraciones somáticas (mutaciones de un solo nucleótido y variaciones de números de copia) en lesiones distintas de un paciente determinado. A través del análisis comparativo de los datos de secuenciación, pudimos distinguir las alteraciones clonales frente a las subclonales. La mayoría de la ITH a menudo se atribuye a mutaciones de pasajeros; por lo tanto, también utilizamos la inmunohistoquímica para predecir las consecuencias funcionales de las mutaciones. Si bien este protocolo se ha aplicado a un tipo de tumor específico, anticipamos que la metodología descrita aquí es ampliamente aplicable a otros tipos de tumores sólidos.

Introducción

El advenimiento de la secuenciación de próxima generación (NGS) ha revolucionado la forma en que se diagnostican y tratan los cánceres1. NGS acoplado a la secuenciación multirregional han expuesto un alto grado de heterogeneidad intratumoral (ITH) en tumores sólidos2, lo que explica en parte el fracaso de la terapia dirigida debido a la presencia de subclones con diferente sensibilidad a los fármacos2 . Un desafío importante planteado por los estudios de secuenciación del genoma es la necesidad de distinguir entre mutaciones de pasajeros (es decir, neutrales) y conductores en cánceres individuales3. En efecto, varios estudios han demostrado que, en determinados tumores, las mutaciones de los pasajeros representan la mayoría de la ITH, mientras que las alteraciones del conductor tienden a conservarse entre las lesiones del mismo individuo4. También es importante tener en cuenta que la gran carga mutacional (como se ve en los cánceres de pulmón y el melanoma) no implica necesariamente una gran carga mutacional subclonal2. Por lo tanto, se puede encontrar un alto grado de ITH en tumores con baja carga mutacional.

Las metástasis son responsables de más del 90% de la muerte relacionada con el cáncer en todo el mundo5; por lo tanto, la captura de la heterogeneidad mutacional de los genes del conductor entre las lesiones primarias y metastásicas es fundamental para el diseño de terapias eficaces para enfermedades en estadio avanzado. La secuenciación clínica se realiza generalmente en ácidos nucleicos de tejidos fijos, lo que dificulta la exploración en todo el genoma debido a la mala calidad del ADN. Por otro lado, la intención de la secuenciación clínica es identificar mutaciones y/o mutaciones procesables que podrían predecir la capacidad de respuesta/falta de respuesta a un régimen terapéutico determinado. Tal como está, la secuenciación puede limitarse a una fracción menor del genoma para la extracción oportuna de información clínicamente relevante. La transición de la generación de perfiles de ADN de bajo rendimiento (por ejemplo, secuenciación de Sanger) a NGS ha hecho posible analizar cientos de genes relevantes para el cáncer a una alta profundidad de cobertura, lo que permite la detección de eventos subclonales. Aquí, informamos de un método para el análisis comparativo de lesiones que permite la identificación de poblaciones clonales y subclonales entre diferentes especímenes del mismo individuo. El método descrito aquí integra tres enfoques bien establecidos (análisis histológico, secuenciación multilesional de alta cobertura y análisis inmunofenotípicos) para predecir las consecuencias funcionales de las variaciones identificadas. El enfoque se describe esquemáticamente en la Figura 1 y se ha aplicado al estudio de 5 casos metastásicos de neoplasias pseudopamizas sólidas (SPN) del páncreas. Si bien describimos el procesamiento y análisis de muestras de tejido sinovertina fijadas en formalina (FFPE), el mismo procedimiento se puede aplicar al material genético del tejido congelado.

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Protocolo

El material utilizado en el estudio fue recogido bajo un protocolo específico, que fue aprobado por el comité de ética local. Se dispuso el consentimiento informado por escrito de todos los pacientes.

1. Revisión histológica e inmunofenotológica de muestras de tejido

NOTA: Un patólogo experto es responsable de las actividades descritas a continuación.

  1. Revisión histopatológica de casos seleccionados de acuerdo con criterios diagnósticos bien establecidos.
    1. Utilice el microtomo para cortar secciones de tejido grueso de 4 x 5 m de bloques de tejido FFPE representativos y monte las secciones en diapositivas histológicas estándar.
    2. Realizar la tinción de hematoxilina y eosina para cada diapositiva utilizando una tinción automatizada de deslizamiento de tejido(Tabla de materiales).
    3. Revisar el diagnóstico histopatológico de los casos de tumores seleccionados de acuerdo con los criterios de diagnóstico de la OMS.
      NOTA: En esta etapa, el patólogo podría identificar áreas morfológicamente distintas del tumor dentro de la misma sección tisular. Es posible cosechar esas zonas por separado (ver sección 2). En la Figura 2se proporciona semejanza histológica de células tumorales y normales para los SPN.
    4. Realizar tinción inmunohistoquímica para marcadores establecidos para complementar el análisis histológico y estimar la heterogeneidad inmunofenotípica.
      NOTA: El patólogo podría identificar áreas inmunofenotípicamente distintas del tumor dentro de la misma sección tisular. Es posible cosechar esas zonas por separado (ver sección 2).
  2. Evaluar la celularidad neoplásica de la sección del tejido tumoral y planificar la microdisección manual en consecuencia.
    NOTA: Esta es una estimación generada por un patólogo de la celularidad tumoral.
    1. Si el contenido celular neoplásico de la sección del tejido es superior al 70%, la microdisección manual no es obligatoria; pasar directamente al paso 3.1.
      NOTA: Dirigir el 70% del contenido de células neoplásicas para (i) garantizar una sensibilidad adecuada para las estimaciones de frecuencia de alelos mutantes y (ii) validar posiblemente mutaciones clonales por metodologías menos sensibles (por ejemplo, secuenciación capilar).
    2. Si el contenido celular neoplásico de la sección del tejido es inferior al 70%, la microdisección es necesaria y pasa al paso 2.
  3. Evaluar las secciones de tejido del bloque FFPE donde se ha muestreado tejido no neoplásico. Este tejido se utiliza como una fuente de ADN germinal.
    NOTA: La sangre es una fuente alternativa de ADN germinal. En este caso, proceda con la extracción de ADN como se recomienda en la nota del paso 4.1.
    1. Si sólo el tejido no neoplásico es visible en la sección de tejido(Figura 2D),no se necesita microdisección manual; pasar directamente al paso 3.1.
    2. Si hay contaminación sustancial de las células neoplásicas en la sección del tejido, entonces es necesaria una microdisección manual; pasar a la sección 2.

2. Microdisección manual

NOTA: Este método es aplicable a varios tipos de tumores sólidos, y está destinado a aumentar el contenido de células neoplásicas de muestras de tejido. Alternativamente, este método se puede utilizar para cosechar morfológicamente y/o áreas inmunofenotípicamente distintas dentro de la misma sección de tejido.

  1. Usando un microtome, corta hasta diez secciones de tejido tumoral FFPE de 4 x 6 m de espesor y méndalas en diapositivas sin carga.
    NOTA: Si sólo un nido de 1 mm2 de células cancerosas es visible en la muestra, 10 diapositivas de tejido deben ser cortadas y sometidas a microdisección manual para obtener la cantidad objetivo de ADN (40 ng); suponiendo que el racimo de 1 mm2 contenga entre 700 y 1000 núcleos tumorales.
  2. Incubar toboganes a 60oC durante 10 min.
  3. Colocar los portaobjetos en un bastidor, y realizar los siguientes lavados: xileno para 20 min, 100% etanol para 10 min, 80% etanol para 10 min, 70% etanol para 10 min, agua destilada durante 1 min, contramancha de hematoxilina para 10 s, agua del grifo durante 1 min.
  4. En un microscopio invertido estándar, utilice una aguja de 27 G en una jeringa como herramienta de microdisección y recopile grupos representativos de células tumorales. Cosecha un mínimo de diez 1 mm2 grupos de células para asegurar la cantidad necesaria de ADN para la secuenciación.
    NOTA: Si las áreas morfológicamente distintas están diseñadas para ser analizadas como entidades diferentes, utilice la herramienta de microdisección para cosechar esas áreas por separado.
  5. Colocar racimos cosechados en tubos de 1,5 ml(Tabla de Materiales)previamente llenados con 20 l de proteasa K y 180 l de tampón de lisis(Tabla de materiales,ambos incluidos en el kit de extracción de ADN) y mezclar por vórtice.

3. Procesamiento de tejidos sin microdisección previa

NOTA: Este procedimiento se utiliza para bloques de tejido que contienen sólo células no neoplásicas (fuente de ADN germinal) o contienen al menos el 70% de las células cancerosas morfológicamente homogéneas.

  1. Usando un microtome cortahasta seis secciones de tejido de 4 x 5 m de espesor de bloques de tejido FFPE seleccionados. Coloque los pergaminos de tejido en tubos de 1,5 ml como se describe en el paso 2.5.

4. Extracción de ADN de células normales y neoplásicas

  1. Purifique el ADN del tejido normal y neoplásico utilizando el kit de extracción de tejido DNA FFPE(Tabla de materiales)de acuerdo con las instrucciones del fabricante.
    NOTA: Cuando se utilice sangre como fuente de ácido nucleico germinal, purifique el ADN utilizando un kit de extracción de sangre de ADN(Tabla de materiales).
  2. Cuantificación del ADN y control de calidad
    1. Para cuantificar la cantidad de doble cadena (dsDNA), añadir una alícuota de la muestra de ADN a una solución que contenga una mancha de ácido nucleico fluorescente (Tabla de materiales) y medir la fluorescencia emitida utilizando un fluorómetro de sobremesa(Tabla de materiales ).
      NOTA: El ensayo mide la intensidad de la señal fluorescente emitida por los colorantes fluorescentes unidos a dsDNA y determina la cantidad de ADN utilizando una curva estándar.
    2. Utilice un espectrofotómetro demicrovolúmenes (Tabla de materiales)para medir las relaciones 260/280 y 260/230 de la muestra con el fin de calificar el ADN. El ADN "puro" debe tener un 260/280 de 1.8 y un 260/230 en el rango de 1.8-2.2.
      NOTA: La evaluación espectrofotométrica de la muestra está destinada a evidenciar la presencia de contaminantes químicos (por ejemplo, fenol) que afectan las reacciones posteriores. En caso de contaminación debida a reactivos químicos, realice un paso de limpieza utilizando un kit basado en columnas.

5. Preparación y cuantificación de bibliotecas

NOTA: El diagrama de flujo esquemático de los pasos de preparación y cuantificación de la biblioteca se indica en la Figura 3.

  1. Preparación de la biblioteca de ADN (4 grupos de imprimación configurados para cada muestra)
    NOTA: Las 4 piscinas de imprimación pertenecen al panel de cáncerTabla de materiales. Cada grupo contiene pares de imprimación diseñados para una selección de objetivos multiplexado de 409 genes. Se proporciona un enlace a la lista de genes que componen el panel NGS enTabla de materiales.
    1. Prepare cuatro reacciones de amplificación de objetivos de ADN para cada muestra, una por grupo de imprimación. Para cada grupo de imprimación(Tabla de Materiales),añadir un tubo de 0,2 ml(Tabla de materiales):4 l de mezcla maestra(Tabla de materiales,incluido en el kit de la biblioteca), 10 l de mezcla de piscina de imprimación de alta fidelidad(Tabla de materiales,incluido en la mesa de materiales, incluido en el biblioteca del panel de cáncer), y 6 l de ADN (10 ng en total).
    2. Amplificar las regiones objetivo de cada piscina de imprimación por separado en cuatro tubos de 1,5 ml que ejecutan el siguiente programa: mantener a 99 oC durante 2 min (activación de la polimerasa de arranque en caliente), 16 ciclos (desnaturalidad a 99 oC para 15 s, recocido y extender a 60 oC durante 8 min) , sostenga a 4oC.
      NOTA: Punto de parada. Almacene las reacciones de amplificación objetivo a 4 oC durante la noche o a -20 oC durante más tiempo.
    3. Digestión parcial de los extremos de los amplicons
      NOTA: El manual proporcionado por el kit del fabricante de NGS prevé un paso en el que las diferentes reacciones de amplificación de cada muestra se combinan antes de la digestión parcial. Evite ese paso y siga procesando cada digestión de amplificación por separado.
      1. Añadir 2 l de mezcla de digestión específica(Tabla de Materiales,incluido en el kit de la biblioteca) a cada piscina amplificada de cada muestra (el volumen total de cada tubo de 0,2 ml es de 22 l). Vórtice a fondo y centrifugar cada tubo para recoger las gotas.
      2. Cargue los tubos en el ciclor térmico y ejecute el siguiente programa: 50 oC durante 10 min, 55 oC durante 10 min, 60 oC durante 20 min, 10 oC de retención (hasta 1 h).
        NOTA: Punto de parada. Conservar la placa a -20 oC durante períodos más largos.
    4. Adaptadores de ligado para amplificar y purificar.
      NOTA: Utilice un adaptador de código de barras diferente para cada muestra al secuenciar varias bibliotecas en un solo chip. Las cuatro reacciones de amplificación de la misma muestra deben recibir el mismo código de barras.
      1. Preparar adaptadores(Tabla de materiales,kit de adaptadores de códigos de barras). Para cada código de barras X, prepare una mezcla de adaptador P1 y adaptadores de código de barras únicos(Tabla de materiales)en una dilución final de 1:4. Mezclar 4 l de agua con 2 s de adaptador P1 y 2 l de adaptadores de código de barras únicos. Utilice 2 l de esta mezcla de adaptadores de código de barras para pasajes aguas abajo.
      2. Realice la reacción de ligadura añadiendo a cada piscina amplificada de cada muestra en este orden: 4 l de solución de interruptor(Tabla de materiales,incluida en el kit de la biblioteca), 2 l de mezcla de adaptador de código de barras y 2 l de ligada de ADN(Tabla de materiales,incluida en el kit de la biblioteca) (volumen total de 30 s.
      3. Vórtice a fondo y brevemente centrifugar para recoger gotas.
      4. Cargue cada tubo en el ciclor térmico y ejecute el siguiente programa: 22 oC durante 30 min, 68 oC durante 5 min, 72 oC durante 5 min, 4 oC de retención (hasta 24 h).
        NOTA: Punto de parada. Conservar la placa a -20 oC durante períodos más largos.
    5. Purificación y amplificación de la biblioteca
      1. Centrifugar cada tubo y luego transferir cada muestra de código de barras en un tubo de 1,5 ml. Añadir 45 l de reactivo de purificación a base de perlas(Tabla de materiales)a cada grupo de cada muestra. Pipet a arriba y abajo 5x para mezclar la suspensión del cordón con el ADN.
      2. Incubar la mezcla durante 5 minutos a temperatura ambiente (RT), luego colocar cada tubo en un estante magnético e incubar durante 2 minutos. Retire cuidadosamente y deseche el sobrenadante sin perturbar el pellet.
      3. Añadir en cada tubo 150 l de etanol fresco 70%. Lave las perlas moviendo cada tubo de lado a lado de las dos posiciones del imán. Deseche el sobrenadante y preste atención para no molestar el pellet.
      4. Repita los procedimientos descritos en el paso 5.1.5.3 y luego mantenga los tubos en el imán y seque al aire las perlas en RT durante 5 min.
      5. Retire los tubos con bibliotecas purificadas de cada piscina de imprimación del imán y añada 50 l de mezcla de PCR de alta fidelidad(Tabla de materiales)y 2 l de mezcla de imprimación de amplificación de biblioteca(Tabla de materiales,incluido en el kit de la biblioteca) a las cuentas de pellet de cada tubo.
      6. Vortex cada tubo de 1,5 ml y centrífuga brevemente para recoger gotas.
      7. Coloque los tubos de 1,5 ml en el imán durante 2 minutos y transfiera cuidadosamente el sobrenadante (50 l) de cada tubo a un nuevo tubo de 0,2 ml sin alterar el pellet.
      8. Amplificar las bibliotecas de cada grupo de imprimación ejecutando el siguiente programa: mantener a 98 oC durante 2 min para activar la enzima, 5 ciclos (desnaturalidad a 98 oC durante 15 s, anular y extender a 64 oC 1 min), mantener a 4 oC. Almacene las muestras a -20 oC.
    6. Purificación de la biblioteca amplificada
      1. Centrifugar cada tubo para recoger el contenido en la parte inferior y transferir cada muestra de biblioteca amplificada a un tubo de 1,5 ml.
      2. Añadir 25 l de reactivo de purificación a base de perlas. Pipet a arriba y abajo 5x para mezclar la suspensión del cordón con el ADN.
      3. Incubar la mezcla durante 5 minutos a RT, y luego colocar tubos en el imán durante 5 minutos.
      4. Transfiera cuidadosamente el sobrenadante, que contiene los amplicons, de cada tubo a tubos nuevos sin molestar el pellet.
      5. Añadir 60 l de reactivo de purificación a base de perlas al sobrenadante de cada tubo y pipeta hacia arriba y hacia abajo para mezclar la suspensión del cordón y el ADN.
      6. Incubar la mezcla durante 5 minutos a RT y luego colocar los tubos en el imán durante 3 minutos.
      7. Deseche el sobrenadante de cada tubo y preste atención para no molestar el pellet.
        NOTA: Los amplificadores están enlazados a los perlas.
      8. Añadir en cada tubo 150 l de etanol fresco 70%. Lave las perlas moviendo los tubos de lado a lado en las dos posiciones del imán. Deseche el sobrenadante y preste atención para no molestar el pellet.
      9. Repita el procedimiento en el paso 5.1.6.8 y seque al aire las perlas en RT durante 3 min. Evite el secado excesivo de las perlas.
      10. Retire los tubos del imán y añada 50 ml de Tris EDTA (TE)(Tabla de materiales,incluida en el kit de la biblioteca) al pellet para dispersar las perlas.
      11. Pipet a la mezcla hacia arriba y hacia abajo varias veces e incubar a RT durante 2 min.
      12. Coloque los tubos en el imán durante al menos 2 minutos y transfiera cuidadosamente el sobrenadante, que contiene los amplicons, a tubos nuevos sin perturbar las perlas.
  2. Cuantificación de bibliotecas
    1. Utilice un instrumento de análisis de fragmentos(Tabla de materiales)para ejecutar un chip de ADN de acuerdo con el protocolo del kit de ADN de alta sensibilidad.

6. Ejecución de agrupación y secuenciación de bibliotecas

  1. Diluir cada biblioteca a 100 pM con agua libre de nucleasas. Combine 10 l de cada biblioteca de 100 pM para una sola tirada en un solo tubo. Mezcle las bibliotecas combinadas mediante la pipeteo y proceda a la creación de plantillas y la secuenciación.
  2. Creación de carreras planificadas
    NOTA: Una ejecución típica incluye cuatro muestras que se pueden cargar en dos tipos diferentes de chip semiconductor (chip Ion PI o chip Ion 540) basado en el secuenciador disponible en el laboratorio (Ion Proton System o GeneStudio S5 System, Tabla de materiales). Estos sistemas suelen producir 80 millones de lecturas por carrera.
    1. Abra el navegador Torrent en un equipo conectado al sistema de secuenciación (por ejemplo, Ion Chef System) y planifique una nueva ejecución utilizando la plantilla genérica para la aplicación seleccionada (AmpliSeqDNA).
    2. Cambie a la pestaña Kits del plan. Seleccione Ion Proton System o Ion GeneStudio S5 System en la lista desplegable de instrumentos en función del sistema de secuenciación que se esté utilizando.
    3. Dependiendo del sistema de secuenciación, seleccione el chip adecuado (chip PI para Ion Proton Systems; chip 540 para Ion GeneStudio S5 Systems) en la lista desplegable Tipo de chip.
    4. Seleccione Ion AmpliSeq 2.0 Library Kit en la lista desplegable Kit de biblioteca.
    5. Seleccione el botón Ion Chef para Template Kit y, a continuación, seleccione el Kit de Chef apropiado (Ion PI Hi-Q Chef Kit for PI chip o Ion 540 Kit-Chef para el chip 540) en la lista desplegable Kit de plantillas.
    6. Seleccione el kit de secuenciación adecuado (Ion PI Hi-Q Sequencing 200 Kit for PI chip o Ion S5 Sequencing Kit for 540 chip) en la lista desplegable Kit de secuenciación y, a continuación, seleccione IonXpress en la lista desplegable Conjunto de códigos de barras.
    7. Cambie a la pestaña Plugin y seleccione el complemento Análisis de cobertura.
    8. Cambie a la pestaña Plan. En la lista desplegable Regiones de destino, seleccione el panel adecuado que desea secuenciar.
    9. Establezca el número de códigos de barras que se van a secuenciar y la etiqueta de los tubos de muestra de la biblioteca en los campos apropiados.
    10. Establezca el nombre del código de barras y el nombre de muestra para cada biblioteca.
  3. Ejemplo de dilución y carga de bibliotecas.
    1. Diluir la biblioteca de existencias con agua libre de nucleasas a 25 pM para chip PI o 32 pM para 540 chips.
    2. Pipet 50 l de cada biblioteca diluida en la parte inferior del tubo de muestra de la biblioteca adecuado.
    3. Encienda el sistema de secuenciación y siga las instrucciones en pantalla para cargar todos los reactivos necesarios e importar el plan de ejecución.
    4. Cargue el tubo de muestra de la biblioteca que contiene las bibliotecas agrupadas e inicie el programa de amplificación clonal.
      NOTA: El sistema Ion Chef requiere que se preparen dos fichas por ejecución.
  4. Secuenciación en Ion Proton o Ion GeneStudio S5.
    1. Active el sistema de secuenciación y siga las instrucciones en pantalla para inicializar la secuenciación e importar el plan de ejecución.
    2. Cargue el chip de secuenciación después de retirarlo del sistema de secuenciación.
      NOTA: Estar conectado a tierra antes de recoger un chip con el fin de evitar daños en la viruta debido a la descarga electrostática. En la Figura 4se informa el manejo/posicionamiento de la viruta junto con ejemplos de carga correcta/sin éxito.
    3. Cierre la tapa del compartimiento de la ficha y espere hasta que el icono Estado de la ficha indique "Listo".
    4. Vacíe el contenedor de residuos cuando finalice la primera ejecución y, a continuación, secuenciar el chip restante lo antes posible.

7. Análisis de mutaciones y variaciones de números de copia (CNV)

NOTA: La alineación de los datos de secuenciación al genoma de referencia humana GRCh37/hg19 se realiza automáticamente una vez establecida en el Plan (paso 6.2.8).

  1. Utilice la salida del complemento Análisis de cobertura(Tabla de materiales) para verificar la profundidad de cobertura y uniformidad.
  2. Realice las llamadas de variante utilizando el plugin de llamadas de variante Torrent (Tabla de materiales), seleccionando el flujo de trabajo germinal o somático según corresponda.
  3. Descargue los archivos de formato de llamada variante (VCF) de variantes filtradas. Anote variantes utilizando el software Variant Effect Predictor (VEP)6 y la base de datos NCBI RefSeq.
  4. Cargue los datos de secuenciación en el software Ion Reporter utilizando el complemento uploader de Ion Reporter y utilice el flujo de trabajo de pares tumor-normal de Comprehensive Cancer Panel para analizar los datos con el fin de estimar los CNV.
  5. Filtre manualmente las mutaciones y los CNV en función de las puntuaciones asignadas por el software y compruébelas visualmente con el Visor de Genómica Integrativa (IGV)7.
    1. Inspeccione visualmente la alineación en busca de lecturas inusuales (debido, por ejemplo, a la morcedora, la sobreamplificación o el recorte suave) que pueden generar llamadas artefactofactuales.
    2. Verifique los CNV inspeccionando la cobertura normalizada de todos los amplificadores en un gen dado contra la cobertura normalizada de la línea de base.
      NOTA: Esto ayuda a corregir las llamadas falsas debido al software de segmentación, que a veces llama a un CNV basado en una cobertura simétricamente anormal de pocos amplicons al final de un gen y al principio del gen sucesivo.
  6. Indexación de mutaciones somáticas
    1. Para cada caso, las llamadas de mutación indexadas provienen de la secuenciación de tejido/sangre normal, tumor primario y metástasis.
    2. Marcar como germinal y descartar las llamadas que también son evidentes a partir de los datos de secuenciación del ADN germinal.
    3. Marcar como clonal/fundador las mutaciones que se comparten entre todas las lesiones de un paciente dado.
    4. Marcar como subclonal/progressor las mutaciones que se detectan en algunas pero no todas las lesiones de un paciente dado.

8. Análisis inmunofenotípico: inmunohistoquímica para la expresión proteica relevante

NOTA: La inmunohistoquímica se utilizó para validar las consecuencias funcionales de la inactivación de mutaciones en genes supresores de tumores.

  1. Usando un microtome, corta secciones de tejido FFPE de 3 x 4 m de espesor y mréñalas en portaobjetos cargados e incuba portaobjetos a 60 oC durante 10 min.
  2. Colocar los portaobjetos en un bastidor, y realizar los siguientes pasos: xileno durante 10 min, xileno durante 10 min, 95% etanol durante 4 min, 95% etanol para 4 min, 70% etanol para 4 min, 70% etanol para 4 min, agua destilada durante 4 min.
  3. Realizar la recuperación de antígenos en función de la indicación de los fabricantes de anticuerpos(Tabla de materiales).
    1. Coloque los portaobjetos en un bastidor con la solución específica de recuperación de antígenos y sumerja en un baño de agua a temperaturas de subebullición.
    2. Retire los portaobjetos del baño y corra el agua del grifo para enfriar durante 10 minutos.
  4. Coloque las diapositivas en un nuevo bastidor con 3% H2O2 en 1 solución salina tris tamponada (TBS) durante 20 minutos en RT para inactivar peroxidasas endógenas.
  5. Coloque las diapositivas en un estante nuevo y lave 3 veces con TBS y el 0,1% de Tween 20 (TBST).
  6. Utilice un bolígrafo PAP(Tabla de materiales)para dibujar un círculo hidrófobo alrededor del tejido montado en deslizamiento.
  7. Coloque los portaobjetos en una cámara húmeda y realice el bloqueo durante 1 h a RT utilizando albúmina sérica (BSA) al 5% bovina (BSA) en TBST como solución de bloqueo.
  8. Incubar portaobjetos con anticuerpos primarios(Tabla de Materiales)en una cámara húmeda durante la noche a 4oC. Diluir el anticuerpo primario con solución de bloqueo según lo recomendado.
  9. Coloque los portaobjetos en un estante nuevo y lave 3 veces con TBST.
  10. Incubar portaobjetos con anticuerpos secundarios específicos (antiratón o anticonejo) (4 x 5 gotas para 1 diapositiva) durante 30 minutos a RT en una cámara húmeda.
  11. Coloque los portaobjetos en un estante nuevo y lave 3 veces con TBST y después en agua destilada.
  12. Preparar 3,3'-diaminobenzidina (DAB) solución diluyendo 1 gota en 1 ml de tampón de dilución(Tabla de materiales). Incubar diapositivas máximas durante 5 minutos de control bajo el microscopio.
  13. Utilice un control positivo para calcular el tiempo de incubación siguiendo el desarrollo de la reacción bajo el microscopio.
    NOTA: Cada anticuerpo necesita un tiempo de incubación específico.
  14. DAB inactivo (detener la precipitación de cromógeno) sumergiendo diapositivas en agua destilada.
  15. La contramancha se desliza sumergiéndolas en un nuevo estante con hematoxilina durante 10 s y luego enjuaga con agua del grifo.
  16. Colocar los portaobjetos en un bastidor, y realizar los siguientes pasos: 70% etanol para 4 min, 70% etanol para 4 min, 95% etanol para 4 min, 95% etanol para 4 min, xileno para 10 min, xileno para 10 min.
  17. Selle las correderas poniendo un par de gotas de medio de montaje(Tabla de Materiales)en cada diapositiva de tejido y cubra con cubre.
  18. Aplique presión sobre el cubreobjetos para mover el exceso de medio y las burbujas de aire lejos del tejido y fuera del cubreobjetos y secar al aire.
  19. Evalúe y puntúe los resultados de tinción bajo microscopio invertido con un patólogo experto.
    NOTA: El sistema de puntuación dependerá de los antígenos específicos, para los cuales la información de la literatura ya existe. Si la información no está disponible en la literatura, derive un sistema de puntuación utilizando la expresión del antígeno en el tejido normal como referencia.

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Resultados

El flujo de trabajo del estudio se ilustra en la Figura 1. La secuenciación multilesiones (n.o 13) de 5 casos de SPN dirigidos a las secuencias codificantes de 409 genes relacionados con el cáncer identificó un total de 27 mutaciones somáticas en 8 genes (CTNNB1, KDM6A, BAP1, TET1, SMAD4, TP53, FLT1y FGFR3). Las mutaciones se definieron como fundador/clonal cuando se compartieron entre todas las lesiones de un paciente d...

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Discusión

Nuestro método permite la identificación de alteraciones moleculares implicadas en la progresión de tumores sólidos a través de la integración de datos verticales (es decir, morfología, secuenciación de ADN e inmunohistoquímica) a partir de lesiones distintas de un paciente determinado. Demostramos la capacidad de nuestro método para detectar eventos clonales y subclonales en un tipo de tumor silencioso mutacional (es decir, SPN, neoplasia sólida-pseudopapilar del páncreas) interrogando las secuencias de codificación de ...

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Divulgaciones

Los autores no tienen nada que revelar.

Agradecimientos

El estudio fue apoyado por el Proyecto Génova Del Cáncer Italiano (Grant No. FIRB RBAP10AHJB), Associazione Italiana Ricerca Cancro (AIRC; Concesión No 12182 a AS y 18178 a VC), 77 Subvención de la Comunidad Europea (Cam-Pac No 602783 a AS). Los organismos de financiación no tuvieron ningún papel en la recopilación, análisis e interpretación de datos ni en la redacción del manuscrito.

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
Instrumento bioanalizador 2100Tecnologías AgilentG2939BA  Herramienta de electroforesis automatizada
Agencourt AMPure XP KitFisher ScientificNC9959336Tecnología de perlas para la purificación de productos de PCR; Reactivo de purificación a base de perlas
Kit de ADN de alta sensibilidad AgilentTecnologías Agilent5067-4627Cuantificación de bibliotecas
Anti-BAP1Biotecnología de Santa CruzSC-28383Anticuerpo
Anti-GLUT1Thermo ScientificRB-9052Anticuerpo
Anti-KDM6ASeñalización celular#33510Anticuerpo
Anti-p53NovocastraNCL-L-p53-DO7Anticuerpo
Anti-β cateninaSigma-AldrichC7207Anticuerpo
Solución de bloqueoHecho en casa-5 % Albúmina sérica bovina (BSA) en TBST
Solución de inactivación de peroxidasas endógenasHecho en casa-3% H2O2 en solución salina tamponada con Tris (TBS) 1x
Leica CV ultraLeica70937891Medios de montaje de Entellan
Solución de recuperación de epítopos 1Leica BiosystemsAR9961Solución de recuperación de epítopos de pH 6.0 a base de citrato
Solución de recuperación de epítopos 2Leica BiosystemsAR9640Solución de recuperación de epítopos de pH 9.0 basada en EDTA
Eppendorf 0,2 ml Tubos de PCR, transparentesEppendorf951010006Tubos
Tubos Eppendorf DNA LoBind, 1,5 mlEppendorf22431021Tubos
EtanolDIÁPATAA0123Reactivo de desparafinación IHQ
Bolígrafo ImmEdge  Hidrofóbico  Barrera  PlumaLaboratorios VectorH­ 4000Pluma hidrofóbica
ImmPACT DAB  PeroxidasaLaboratorios VectorSK&tímido; 4105Sustrato HRP
ImmPRESS Anti­ Conejo  Ig  Reactivo  PeroxidasaLaboratorios VectorMP&tímido; 7401&tímido; 50Anticuerpo secundario
ImmPRESS Anti­ Ratón  Ig  Reactivo  PeroxidasaLaboratorios VectorMP&tímido; 7402&tímido; 50Anticuerpo secundario
Visor de Genómica Integrativa (IGV)Instituto Broad-https://software.broadinstitute.org/software/igv/home
Panel Integral de Cáncer Ion AmpliSeqThermofisher Scientific4477685Selección de diana multiplexada de 409 genes relacionados con el cáncer. https://assets.thermofisher.com/TFS-Assets/CSD/Reference-Materials/ion-ampliseq-cancer-panel-gene-list.pdf
Kit de biblioteca Ion AmpliSeq 2.0Thermofisher Scientific4480441Preparación de bibliotecas de amplicones utilizando paneles Ion AmpliSeq
Instrumento Ion ChefThermofisher Scientific4484177Preparación automatizada de bibliotecas, preparación de plantillas y carga de chips
Kit de chip Ion PI v3 o chip Ion 540Thermofisher ScientificA26771 o A27766Chips con código de barras para secuenciación
Kit Ion PI Hi-Q Chef o Ion 540 Kit-ChefThermofisher ScientificA27198 o A30011Preparación de plantillas
Kit de secuenciación Ion PI Hi-Q 200 o kit de secuenciación Ion S5Thermofisher ScientificA26433 o A30011Secuenciación
Sistema Ion Proton o Ion GeneStudio S5Thermofisher Scientific4476610 o A38196Sistema de secuenciación
Software Ion Reporter - Panel integral de cáncer AmpliSeq Par tumor-normalThermofisher Scientific4487118Flujo de trabajo
Ion Reporter Software - plugin de cargaThermofisher Scientific4487118Herramienta de análisis de datos
Software Ion Torrent Suite - Plugin de análisis CoveregeThermofisher Scientific4483643Complemento que describe el nivel de cobertura de secuencias producido
Software Ion Torrent Suite - Plugin Variant CallerThermofisher Scientific4483643Plugin capaz de identificar polimorfismos de un solo nucleótido (SNPs), inserciones y deleciones en una muestra a través de una referencia
Kit de adaptadores de código de barras Ion Xpress 1-96Thermofisher Scientific4474517Adaptadores de códigos de barras únicos
Espectrofotómetros NanoDrop 2000/2000cThermofisher ScientificND-2000Detección de pureza de ADN
Base de datos de secuencias de referencia NCBI (RefSeq)NCBI-https://www.ncbi.nlm.nih.gov/refseq/
Platinum PCR SuperMix de alta fidelidadFisher Scientific12532-016 o 12532-024SuperMix para amplificación de PCR; mezcla de PCR de alta fidelidad
Mini kit de sangre de ADN QIAampQuiagen51106 0r 51104Kit de extracción de sangre de ADN
QIAamp DNA FFPE TejidoQuiagen56404Kit de extracción de tejidos DNA FFPE
Fluorómetro Qubit 2.0Thermofisher ScientificPregunta 32866Cuantificación de ADN
Kit de ensayo Qubit dsDNA BRThermofisher ScientificPregunta 32850Kit para la cuantificación de ADN en el fluorómetro Qubit 2.0
TBSTHecho en casa-Solución salina tamponada con tris (TBS) y 0,1% de Tween 20
Tissue-Tek Prisma Plus y Película Tissue-TekSakura Europa6172Instrumento automatizado de tinción de portaobjetos
Software de predicción de efectos variantes (VEP)EMBI-EBI-http://grch37.ensembl.org/Homo_sapiens /Herramientas/VEP
Xilene, mezcla de isómerosCarlo Erba492306Reactivo de desparafinación IHQ

Referencias

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  13. Priestley, P., et al. Pan-cancer whole genome analyses of metastatic solid tumors. bioRxiv. , (2018).

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