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La fijación en formol seguida de inclusión en parafina (FFPE) es un procedimiento estándar para la conservación a largo plazo de muestras patológicas en biobancos1. Estas muestras proporcionan una valiosa fuente para estudios histológicos, así como para análisis moleculares, especialmente estudios genéticos2. Otras ventajas de los tejidos FFPE son un mejor almacenamiento a largo plazo, menores costes y condiciones de almacenamiento más sencillas. Nuestra intención aquí es proporcionar un protocolo confiable y fácil de usar para el aislamiento de ácidos nucleicos reproducibles a partir de pequeñas cantidades de secciones de FFPE, ya que la extracción de ADN de alta calidad es el primer paso crucial en una amplia gama de técnicas moleculares y los tejidos FFPE son la fuente más disponible de muestras.
Los nuevos enfoques científicos, como la secuenciación de próxima generación (NGS) y los enfoques de investigación "ómica", requieren una alta calidad de los ácidos nucleicos 3,4,5. La extracción de ADN de muestras de tejido FFPE sigue siendo una tarea difícil. El ADN de las muestras de FFPE puede variar ampliamente en calidad y cantidad, dependiendo de su edad y condiciones de fijación. La formalina, el compuesto más utilizado, conduce a la reticulación ADN-proteína 6,7,8 y provoca una rotura aleatoria inespecífica en la secuencia de nucleótidos9. Esto puede tener un impacto significativo en los análisis genómicos posteriores, ya que la reticulación puede desactivar la amplificación de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) 6,10. Debido a los contaminantes durante el proceso de fijación, la pureza del ADN aislado de las muestras de FFPE suele ser limitada. En los últimos años, se establecieron varios métodos para el aislamiento de ADN, principalmente a partir de muestras de tejido canceroso 2,11,12,13.
En general, los protocolos para la extracción de ácidos nucleicos de tejidos FFPE se pueden diferenciar en tres grupos principales. El primer grupo de métodos, el más utilizado, incluye los sistemas de columnas a base de sílice disponibles en el mercado14. El segundo grupo involucra métodos manuales de extracción en fase orgánica con fenol y cloroformo, descritos por primera vez por Joseph Sambrook y David W. Russell15. Como tercer grupo, en los últimos años se han establecido sistemas automatizados, como los sistemas de manipulación de líquidos, así como los sistemas paramagnéticos basados en partículas16. Cada uno de los tres sistemas nombrados tiene diferentes ventajas y desventajas, como productos químicos peligrosos (es decir, xileno, fenol, cloroformo), altos costos17, mano de obra18 y consumo de tiempo19. Especialmente, para la muestra de tejido difícil, así como para los análisis de alto rendimiento, la estandarización, la reproducibilidad, el consumo de tiempo relativamente bajo, la mano de obra y los costos son las características más relevantes para encontrar un método adecuado para el aislamiento de ácidos nucleicos20. Se sabe que los métodos de extracción automatizados muestran mejores resultados reproducibles y son más sensibles para biopsias pequeñas. Además, se necesita menos cantidad de tejido o sangre y se reduce el riesgo de obstrucción del sistema debido a las altas cantidades de parafina. Aunque las máquinas para la extracción automatizada de ácidos nucleicos y los kits necesarios son más caros en comparación con los métodos manuales, siguen siendo convincentes debido a los procesos de extracción menos problemáticos. La búsqueda bibliográfica proporciona una gran cantidad de publicaciones que ilustran una comparación directa entre los métodos de extracción manual, en columna y automatizados de ADN y ARN de diferentes tejidos y organismos, como plantas, animales y humanos, así como de células en cultivo 20,21,22. También hay evidencias presentes en la literatura que muestran que el ADN y el ARN aislados de tejido congelado de 10 años de antigüedad pueden utilizarse para análisis posteriores como PCR, PCR cuantitativa, NGS, análisis de metilación y clonación 9,23,24,25,26.
El principal problema con, por ejemplo, el tejido vascular humano envejecido, así como las biopsias de tejido pequeño, especialmente en lo que respecta a las muestras de FFPE, es la falta de células en las lesiones ateroscleróticas altamente calcificadas, lo que conduce a bajas concentraciones de ácidos nucleicos1. Aunque ya se han establecido y se utilizan ampliamente varios métodos para la extracción de ADN a partir de tejido FFPE, los métodos manuales de preparación de muestras requieren un largo tiempo de manipulación27 y son necesarios reactivos tóxicos como el xileno o el fenol para la desparafinación2. Como se ha descrito, el proceso de desparafinación es un paso crucial que requiere mucho tiempo (por ejemplo, alrededor de 30 minutos) y que afecta notablemente la calidad y cantidad del ADN extraído (por ejemplo, efectos tóxicos sobre el ADN, como la fragmentación y degradación de la solución de desparafinación y las altas temperaturas)28. Los nuevos protocolos de extracción de ADN desarrollados recientemente se centran en el uso de otras soluciones de desparafinación no tóxicas, estrategias de reparación y tecnologías automatizadas de perlas. En particular, se ha demostrado que los métodos automatizados y semiautomatizados son exitosos en la extracción de ADN con una recuperación eficiente, ausencia de contaminación cruzada y fácil rendimiento29. Hemos establecido un protocolo que supera estas limitaciones. Como resultado, nuestra técnica permite una reducción del tiempo de procesamiento y manipulación con los más altos estándares cuantitativos y cualitativos.
Especialmente en el caso de los análisis reproducibles de alto rendimiento, como el genotipado, los estudios epigenómicos y la secuenciación de ARN, la manipulación de muestras de FFPE con sistemas de purificación basados en columnas suele ser difícil y requiere mucho tiempo (por ejemplo, largos pasos de desparafinización, obstrucción de columnas y largos tiempos de manipulación). La obstrucción de las membranas de sílice debido a la gran cantidad de parafina es el principal problema. Otras circunstancias que pueden empeorar el aislamiento de ácidos nucleicos de alta calidad son pequeñas cantidades de tejido como microbiopsias de piel, tejido pequeño de ratón, tejido muy graso o calcificado como placas, tejido osificado y muestras envejecidas. Especialmente en el ámbito del diagnóstico y la medicina forense, los sistemas automatizados y semiautomatizados, como la manipulación de líquidos o los métodos de extracción basados en partículas paramagnéticas, se han vuelto cada vez más esenciales en los últimos años30,31, principalmente debido a los tiempos de intervención relativamente bajos y a la posibilidad de estandarización. La mayoría de los protocolos ya publicados funcionan perfectamente para tejidos lisos con cantidades altas o medias de células, como biopsias tumorales o tejido vegetal 13,22,32. La literatura sobre los métodos semiautomatizados basados en partículas utilizados para aislar el ADN de tejidos relativamente difíciles de manejar, como células individuales fijas, vasos calcificados, tejido rico en colágeno y tejido graso con un número bajo de células, solo se describe de manera deficiente33.
En este estudio, se describe un método semiautomatizado optimizado para el aislamiento de ADN a partir de secciones vasculares incluidas en parafina, comparándolo con dos protocolos manuales basados en columnas. La cantidad, pureza y grado de fragmentación del ADN se utilizaron para la validación. Se utilizó como punto de partida el protocolo de ADN sanguíneo disponible en el mercado y posteriormente se optimizaron los pasos manuales del sistema semiautomatizado para el uso de FFPE, así como de muestras frescas de tejido congelado de tejido humano y animal, combinando los pasos del FFPE y el protocolo de tejidos. El paso automatizado de este protocolo está preinstalado en el instrumento y depende del kit utilizado (en este caso, el kit de ADN sanguíneo). Con el sistema semiautomático basado en cartucho descrito es posible aislar ADN de sangre, tejido fresco congelado, tejido fijado en formol e incluso células individuales con el mismo protocolo, máquina, kit y consumibles, en lugar de utilizar diferentes protocolos y kits para el instrumento, como recomienda la empresa. Solo hay pequeñas diferencias en los protocolos, como un tampón y algunos tiempos de incubación para las diferentes aplicaciones, lo que hace que este protocolo sea muy útil para extraer ADN de todo tipo de tejidos. Nuestro protocolo está optimizado principalmente para tejido vascular humano calcificado, pobre en células y fibroso, pero, por supuesto, se puede utilizar y optimizar aún más para todo tipo de tejidos difíciles mencionados anteriormente.
En resumen, para los investigadores en el campo cardiovascular que trabajan en la aterosclerosis (por ejemplo, aorta, arterias carótidas, arterias coronarias) proporcionamos un protocolo punto por punto fácil de usar para la extracción semiautomatizada de ADN de muestras vasculares de FFPE.