Article de méthode

Analyse comparative des lésions par une approche de séquençage ciblée

DOI :

10.3791/59844

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5 novembre 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

Dans cet article

Résumé

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Cet article décrit une méthode pour identifier des altérations clonales et subclonales parmi différents spécimens d'un patient donné. Bien que les expériences décrites ici se concentrent sur un type spécifique de tumeur, l'approche est largement applicable à d'autres tumeurs pleines.

Résumé

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

L'évaluation de l'hétérogénéité intratumorale (ITH) est d'une importance primordiale pour anticiper l'échec des thérapies ciblées et concevoir en conséquence des stratégies antitumorales efficaces. Bien que des soucis soient fréquemment soulevés en raison des différences dans le traitement d'échantillon et la profondeur de la couverture, le séquençage de prochaine génération des tumeurs pleines ont démêlé un degré fortement variable d'ITH à travers des types de tumeur. La capture de la parenté génétique entre les lésions primaires et métastatiques par l'identification des populations clonales et subconaux est essentielle à la conception de thérapies pour les maladies à un stade avancé. Ici, nous rapportons une méthode pour l'analyse comparative de lésions qui permet l'identification des populations clonales et subconales parmi différents spécimens du même patient. L'approche expérimentale décrite ici intègre trois approches bien établies : l'analyse histologique, le séquençage multilésion à haute couverture et les analyses immunophénotypiques. Afin de réduire au minimum les effets sur la détection des événements sous-clonal par le traitement inapproprié d'échantillon, nous avons soumis des tissus à l'examen pathologique soigneux et à l'enrichissement néoplastique de cellules. L'ADN contrôlé de qualité des lésions néoplastiques et des tissus normaux a alors été soumis au séquençage de couverture élevé, ciblant les régions codantes de 409 gènes de cancer pertinents. Tout en ne regardant qu'un espace génomique limité, notre approche permet d'évaluer l'étendue de l'hétérogénéité parmi les altérations somatiques (mutations mononucléotides et variations de nombre de copies) dans des lésions distinctes d'un patient donné. Grâce à l'analyse comparative des données de séquençage, nous avons pu distinguer les altérations clonales par rapport aux altérations subclonales. La majorité de l'ITH est souvent attribuée à des mutations de passagers; par conséquent, nous avons également employé l'immunohistochimie pour prévoir des conséquences fonctionnelles des mutations. Tandis que ce protocole a été appliqué à un type spécifique de tumeur, nous prévoyons que la méthodologie décrite ici est largement applicable à d'autres types de tumeur pleine.

Introduction

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L'avènement du séquençage de nouvelle génération (NGS) a révolutionné la façon dont les cancers sont diagnostiqués et traités1. NGS couplé au séquençage multirégional ont exposé un degré élevé d'hétérogénéité intra-tumorale (ITH) dans les tumeurs solides2, ce qui explique en partie l'échec de la thérapie ciblée due à la présence de sous-clones avec une sensibilité médicamenteuse différente2 . Un défi important posé par les études de séquençage à l'échelle du génome est la nécessité de faire la distinction entre les mutations des passagers (c.-à-d. neutres) et des mutations du conducteur dans les cancers individuels3. Plusieurs études ont en effet montré que, dans certaines tumeurs, les mutations des passagers représentent la majorité de l'ITH, tandis que les altérations du conducteur ont tendance à être conservées parmi les lésions du même individu4. Il est également important de noter que la charge mutationnelle importante (comme on le voit dans les cancers du poumon et le mélanome) n'implique pas nécessairement un grand fardeau mutationnel subclonal2. Par conséquent, un degré élevé d'ITH peut être trouvé dans les tumeurs avec le bas fardeau mutationnel.

Les métastases sont responsables de plus de 90 % des décès liés au cancer dans le monde5; par conséquent, la capture de l'hétérogénéité mutationnelle des gènes de conducteur parmi les lésions primaires et métastatiques est essentielle à la conception des thérapies efficaces pour les maladies de stade avancé. Le séquençage clinique est généralement effectué sur les acides nucléiques des tissus fixes, ce qui rend l'exploration à l'échelle du génome difficile en raison de la mauvaise qualité de l'ADN. D'autre part, l'intention du séquençage clinique est d'identifier les mutations actionnables et/ou les mutations qui pourraient prévoir la réactivité/insensibilité à un régime thérapeutique donné. Dans l'état actuel des choses, le séquençage peut être limité à une plus petite fraction du génome pour l'extraction en temps opportun d'informations cliniquement pertinentes. La transition du profilage de l'ADN à faible débit (p. ex., séquençage de sanger) à NGS a permis d'analyser des centaines de gènes cancer-pertinents à une profondeur élevée de couverture, ce qui permet la détection d'événements sous-clonaux. Ici, nous rapportons une méthode pour l'analyse comparative des lésions qui permet l'identification des populations clonales et subconales parmi différents spécimens d'un même individu. La méthode décrite ici intègre trois approches bien établies (analyse histologique, séquençage multilésion à haute couverture et analyses immunophénotypiques) pour prédire les conséquences fonctionnelles des variations identifiées. L'approche est décrite schématiquement dans la figure 1 et a été appliquée à l'étude de 5 cas métastatiques de néoplasmes pseudopapillaires solides (SPN) du pancréas. Tandis que nous décrivons le traitement et l'analyse des spécimens de tissu paraffins-incorporés formalin-fixes (FFPE), la même procédure peut être appliquée au matériel génétique du tissu fraîche-congelé.

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Protocole

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Le matériel utilisé dans l'étude a été recueilli en vertu d'un protocole spécifique, qui a été approuvé par le comité d'éthique local. Le consentement éclairé écrit de tous les patients était disponible.

1. Révision histologique et immunophénotypique des spécimens de tissus

REMARQUE : Un pathologiste expert est responsable des activités décrites ci-après.

  1. Révision histopathologique des cas choisis selon des critères diagnostiques bien établis.
    1. Utilisez le microtome pour couper des sections de tissu de 4 à 5 m d'épaisseur à partir de blocs de tissu FFPE représentatifs et montez les sections sur des diapositives d'histologie standard.
    2. Effectuer l'hématoxylin et la coloration de l'éosine pour chaque diapositive à l'aide d'un colorant automatique de glissement de tissu (Tableau des matériaux).
    3. Passez en revue le diagnostic histopathologique des cas de tumeur choisis selon des critères diagnostiques de l'OMS.
      REMARQUE : À ce stade, le pathologiste pourrait identifier les secteurs morphologiquement distincts de la tumeur dans la même section de tissu. Il est possible de récolter ces zones séparément (voir la section 2). La ressemblance histologique de tumeur et de cellules normales pour des SPN est fournie dans la figure 2.
    4. Effectuer la coloration immunohistochimique pour les marqueurs établis pour compléter l'analyse histologique et estimer l'hétérogénéité immunophenotypic.
      REMARQUE : Le pathologiste pourrait identifier les secteurs immunophénotypiquement distincts de la tumeur dans la même section de tissu. Il est possible de récolter ces zones séparément (voir la section 2).
  2. Évaluer la cellularité néoplastique de la section de tissu de tumeur et planifier la microdissection manuelle en conséquence.
    REMARQUE : Il s'agit d'une estimation de la cellularité tumorale générée par le pathologiste.
    1. Si la teneur en cellules néoplastiques de la section tissulaire est supérieure à 70 %, la microdissection manuelle n'est pas obligatoire; passer directement à l'étape 3.1.
      REMARQUE : Ciblez 70 % de la teneur en cellules néoplastiques afin d'assurer une sensibilité adéquate aux estimations de la fréquence des allèles mutants et (ii) de valider éventuellement les mutations clonales par des méthodologies moins sensibles (p. ex., le séquençage capillaire).
    2. Si la teneur en cellules néoplastiques de la section tissulaire est inférieure à 70 %, la microdissection est nécessaire et passer à l'étape 2.
  3. Évaluer les sections tissulaires du bloc FFPE où le tissu non néoplastique a été échantillonné. Ce tissu est utilisé comme source d'ADN germinal.
    REMARQUE : Le sang est une source alternative d'ADN germinal. Dans ce cas, procéder à l'extraction de l'ADN comme le recommande la note de l'étape 4.1.
    1. Si seulement le tissu non néoplastique est visible dans la section tissulaire(figure 2D),la microdissection manuelle n'est pas nécessaire; passer directement à l'étape 3.1.
    2. Si une contamination importante par les cellules néoplastiques est présente dans la section tissulaire, une microdissection manuelle est nécessaire; passer à l'article 2.

2. Microdissection manuelle

REMARQUE: Cette méthode est applicable à divers types de tumeurs solides, et il est destiné à augmenter la teneur en cellules néoplastiques des spécimens de tissus. Alternativement, cette méthode peut être employée pour moissonner morphologiquement et/ou immunophénotypiquement des secteurs distincts dans la même section de tissu.

  1. À l'aide d'un microtome, couper jusqu'à dix sections de tissu tumoral FFPE d'une épaisseur de 4 à 6 m et les monter sur des glissières non chargées.
    REMARQUE : Si un seul nid de 1 mm2 de cellules cancéreuses est visible dans le spécimen, 10 lames de tissu doivent être coupées et soumises à une microdissection manuelle afin d'obtenir la quantité ciblée d'ADN (40 ng); ceci supposant que le cluster de 1 mm2 contient entre 700 et 1000 noyaux tumoraux.
  2. Incuber les toboggans à 60 oC pendant 10 min.
  3. Placez les lames dans une grille et effectuez les lavages suivants : xylène pendant 20 min, 100 % d'éthanol pour 10 min, 80 % d'éthanol pour 10 min, 70 % d'éthanol pour 10 min, eau distillée pendant 1 min, hématoxyline contre-tache pendant 10 s, eau du robinet pendant 1 min.
  4. Sur un microscope inversé standard, utilisez une aiguille de 27 G sur une seringue comme outil de microdissection et collectez des grappes représentatives de cellules tumorales. Récoltez un minimum de dix grappes de cellules de 1 mm2 pour assurer la quantité d'ADN requise pour le séquençage.
    REMARQUE : Si les zones morphologiquement distinctes sont destinées à être analysées en différentes entités, utilisez l'outil de microdissection pour récolter ces zones séparément.
  5. Placer les grappes récoltées dans des tubes de 1,5 ml(tableau des matériaux)précédemment remplis de 20 l de protéase K et 180 l de tampon de lyse(tableau des matériaux, tous deux inclus dans le kit d'extraction de l'ADN) et mélanger par vortexing.

3. Traitement des tissus sans microdissection préalable

REMARQUE : Cette procédure est utilisée pour les blocs tissulaires qui ne contiennent que des cellules non néoplastiques (source d'ADN germinal) ou qui contiennent au moins 70 % des cellules cancéreuses morphologiquement homogènes.

  1. À l'aide d'un microtome coupé jusqu'à six sections de tissu de 4 à 5 m d'épaisseur provenant de blocs de tissu FFPE sélectionnés. Placez les rouleaux de tissu dans des tubes de 1,5 ml tels que décrits à l'étape 2.5.

4. Extraction d'ADN à partir de cellules normales et néoplastiques

  1. Purifie l'ADN à partir de tissus normaux et néoplastiques à l'aide du kit d'extraction de tissus FFPE de l'ADN(tableau des matériaux)selon les instructions du fabricant.
    REMARQUE : Lorsque le sang est utilisé comme source d'acide nucléique germinal, purifier l'ADN à l'aide d'une trousse d'extraction de sang d'ADN(Tableau des matériaux).
  2. Quantification de l'ADN et contrôle de la qualité
    1. Pour quantifier la quantité de double brin (dsDNA), ajouter un aliquot de l'échantillon d'ADN à une solution contenant une tache d'acide nucléique fluorescente (Tableau des matériaux) et mesurer la fluorescence émise à l'aide d'un fluoromètre de banc(Tableau des matériaux ).
      REMARQUE : L'analyse mesure l'intensité du signal fluorescent émis par les colorants fluorescents attachés à l'ADN et détermine la quantité d'ADN à l'aide d'une courbe standard.
    2. Utilisez un spectrophotomètre microvolume(Tableau des matériaux)pour mesurer les ratios 260/280 et 260/230 de l'échantillon afin de qualifier l'ADN. L'ADN « pur » devrait avoir un 260/280 de 1,8 et un 260/230 dans la gamme de 1,8 à 2,2.
      REMARQUE : L'évaluation spectrophotométrique de l'échantillon vise à établir la présence de contaminants chimiques (p. ex. phénol) qui ont un impact sur les réactions en aval. En cas de contamination due à des réactifs chimiques, effectuez une étape de nettoyage à l'aide d'un kit à colonnes.

5. Préparation et quantification des bibliothèques

REMARQUE : Le diagramme schématique des étapes de préparation et de quantification des bibliothèques est indiqué à la figure 3.

  1. Préparation de la bibliothèque d'ADN (4 bassins d'amorce mis en place pour chaque échantillon)
    REMARQUE : Les 4 bassins d'amorce appartiennent au panel de cancerTableau des matériaux. Chaque pool contient des paires d'amorces conçues pour une sélection de cibles multiplexées de 409 gènes. Un lien vers la liste des gènes composant le panel NGS est fourni dansTableau des matériaux.
    1. Préparer quatre réactions d'amplification de cible d'ADN pour chaque échantillon, un par pool d'amorce. Pour chaque piscine d'amorce (Table des Matériaux), ajouter dans un tube de 0,2 ml (Tableau des Matériaux):4 'L de master mix (Table of Materials, inclus dans le kit de la bibliothèque), 10 'L de haute fidélité primer pool mix ( Tableof Materials, inclus dans le la bibliothèque de panneau de cancer), et 6 l de l'ADN (10 ng total).
    2. Amplifier les régions cibles de chaque bassin d'amorce séparément dans quatre tubes de 1,5 ml exécutant le programme suivant : tenir à 99 oC pendant 2 min (activation de la polymérase à démarrage à chaud), 16 cycles (dénature à 99 oC pour 15 s, anneale et étendre à 60 oC pendant 8 min) , tenir à 4 oC.
      REMARQUE : Point d'arrêt. Stockez les réactions d'amplification ciblées à 4 oC pendant la nuit ou à -20 oC pendant une plus longue période.
    3. Fin de la digestion partielle des amplicons
      REMARQUE : Le manuel fourni par le kit du fabricant NGS prévoit une étape dans laquelle les différentes réactions d'amplification de chaque échantillon sont combinées avant la digestion partielle. Évitez cette étape et continuez à traiter chaque digestion d'amplification séparément.
      1. Ajouter 2 ll de mélange de digestion spécifique(tableau des matériaux, inclus dans le kit de bibliothèque) à chaque pool amplifié de chaque échantillon (le volume total de chaque tube de 0,2 ml est de 22 l). Vortex soigneusement et centrifuger chaque tube pour recueillir les gouttelettes.
      2. Chargez les tubes dans le cycleur thermique et exécutez le programme suivant : 50 oC pendant 10 min, 55 oC pour 10 min, 60 oC pour 20 min, 10 oC (jusqu'à 1 h).
        REMARQUE : Point d'arrêt. Conserver l'assiette à -20 oC pendant de plus longues périodes.
    4. Adaptateurs de ligate pour amplifier et purifier.
      REMARQUE : Utilisez un adaptateur de code à barres différent pour chaque échantillon lors du séquençage de plusieurs bibliothèques sur une seule puce. Les quatre réactions d'amplification d'un même échantillon doivent recevoir le même code-barres.
      1. Préparer des adaptateurs(Table des Matériaux, kit d'adaptateurs de codes à barres). Pour chaque code-barres X, préparez un mélange d'adaptateur P1 et d'adaptateurs de codes à barres uniques (Table of Materials) à une dilution finale de 1:4. Mélanger 4 ll d'eau avec 2 l d'adaptateur P1 et 2 l d'adaptateurs de codes à barres uniques. Utilisez 2 ll de ce mélange d'adaptateur de code à barres pour les passages en aval.
      2. Effectuer la réaction de ligature en ajoutant à chaque pool amplifié de chaque échantillon dans cet ordre : 4 l de solution de commutateur(Tableau des matériaux, inclus dans le kit de bibliothèque), 2 l de mélange d'adaptateur de code à barres et 2 l de ligase d'ADN (Tableau des matériaux, inclus dans le kit de la bibliothèque) (volume total de 30 l).
      3. Vortex soigneusement et brièvement centrifugeuse pour recueillir les gouttelettes.
      4. Chargez chaque tube dans le cycleur thermique et exécutez le programme suivant : 22 oC pendant 30 min, 68 oC pour 5 min, 72 oC pour 5 min, 4 oC (jusqu'à 24 h).
        REMARQUE : Point d'arrêt. Conserver l'assiette à -20 oC pendant de plus longues périodes.
    5. Purification et amplification des bibliothèques
      1. Centrifuger chaque tube, puis transférer chaque échantillon à code à barres dans un tube de 1,5 ml. Ajouter 45 ll de réactif de purification à base de perles (Tableau des matériaux) à chaque pool de chaque échantillon. Pipet up and down 5x pour mélanger la suspension de perle avec l'ADN.
      2. Incuber le mélange pendant 5 minutes à température ambiante (RT), puis placer chaque tube dans un support magnétique et couver pendant 2 min. Retirez soigneusement et jetez le supernatant sans déranger le granule.
      3. Ajouter chaque tube 150 'L d'éthanol frais de 70%. Laver les perles en déplaçant chaque tube d'un côté à l'autre des deux positions de l'aimant. Jeter le supernatant et faire attention à ne pas déranger la boulette.
      4. Répétez les procédures décrites à l'étape 5.1.5.3, puis gardez les tubes dans l'aimant et séchez les perles à RT pendant 5 min.
      5. Retirez les tubes avec des bibliothèques purifiées de chaque pool d'amorce de l'aimant et ajoutez 50 l de MIX PCR haute fidélité(Tableau des Matériaux) et 2 l de mélange d'apprêt d'amplification de bibliothèque(Tableau des matériaux, inclus dans le kit de bibliothèque) aux boulettes de perles de chaque tube.
      6. Vortex chaque tube de 1,5 ml et brièvement centrifugeuse pour recueillir les gouttelettes.
      7. Placer 1,5 ml de tubes dans l'aimant pendant 2 min et transférer délicatement le supernatant (50 l) de chaque tube à un nouveau tube de 0,2 ml sans déranger la pastille.
      8. Amplifier les bibliothèques de chaque piscine d'amorce exécutant le programme suivant : tenir à 98 oC pendant 2 min pour activer l'enzyme, 5 cycles (dénature à 98 oC pour 15 s, anneale et étendre à 64 oC 1 min), tenir à 4 oC. Entreposer les échantillons à -20 oC.
    6. Purification de la bibliothèque amplifiée
      1. Centrifuger chaque tube pour recueillir le contenu au fond et transférer chaque échantillon de bibliothèque amplifié à un tube de 1,5 ml.
      2. Ajouter 25 l de réactif de purification à base de perles. Pipet up and down 5x pour mélanger la suspension de perle avec l'ADN.
      3. Incuber le mélange pendant 5 min à RT, puis placer les tubes dans l'aimant pendant 5 min.
      4. Transférer soigneusement le supernatant, qui contient les amplicons, de chaque tube à de nouveaux tubes sans déranger la pastille.
      5. Ajoutez 60 ll de réactif de purification à base de perles au supernatant de chaque tube et de chaque tuyau tupé vers le haut et vers le bas afin de mélanger la suspension de perle et l'ADN.
      6. Incuber le mélange pendant 5 min à RT, puis placer les tubes dans l'aimant pendant 3 min.
      7. Jeter le supernatant de chaque tube et faire attention à ne pas déranger la pastille.
        REMARQUE : Les amplicons sont liés aux perles.
      8. Ajouter chaque tube 150 'L d'éthanol frais de 70%. Laver les perles en déplaçant les tubes d'un côté à l'autre dans les deux positions de l'aimant. Jeter le supernatant et faire attention à ne pas déranger la boulette.
      9. Répétez la procédure à l'étape 5.1.6.8 et séchez les perles à RT pendant 3 min. Éviter un séchage excessif des perles.
      10. Retirez les tubes de l'aimant et ajoutez 50 l de Tris EDTA (TE)(tableau de matériaux, inclus dans le kit de bibliothèque) à la pastille pour disperser les perles.
      11. Pipet le mélange de haut en bas plusieurs fois et incuber à RT pendant 2 min.
      12. Placer les tubes dans l'aimant pendant au moins 2 min et transférer soigneusement le supernatant, qui contient les amplicons, dans de nouveaux tubes sans déranger les perles.
  2. Quantification des bibliothèques
    1. Utilisez un instrument d'analyse de fragments(Tableau des matériaux) pour exécuter une puce d'ADN selon le protocole de kit d'ADN à haute sensibilité.

6. Les bibliothèques mise en commun et séquençage s'exécutent

  1. Diluer chaque bibliothèque à 100 pM avec de l'eau sans nucléarnie. Combinez 10 l de chaque bibliothèque de 100 pM pour une seule course dans un seul tube. Mélanger les bibliothèques combinées par pipetting et procéder à la tempéture et le séquençage.
  2. Création d'exécution planifiée
    REMARQUE : Une exécution typique comprend quatre échantillons qui peuvent être chargés sur deux types différents de puce semi-conductrice (puce Ion PI ou puce Ion 540) basé sur le séquenceur disponible en laboratoire (Ion Proton System ou GeneStudio S5 System, Table of Materials). Ces systèmes produisent généralement 80 millions de lectures par exécution.
    1. Ouvrez le navigateur Torrent sur un ordinateur connecté au système de séquençage (par exemple, Ion Chef System) et planifiez une nouvelle exécution en utilisant le modèle générique pour l'application sélectionnée (AmpliSeqDNA).
    2. Passez à l'onglet Kits du plan. Sélectionnez Ion Proton System ou Ion GeneStudio S5 System de la liste de décapage des instruments en fonction du système de séquençage utilisé.
    3. Selon le système de séquençage, sélectionnez la puce appropriée (puce PI pour Ion Proton Systems; 540 puce pour Ion GeneStudio S5 Systems) à partir de la liste de déclassement chip Type.
    4. Sélectionnez Ion AmpliSeq 2.0 Bibliothèque Kit de la liste de déroulant sa trousse de bibliothèque.
    5. Sélectionnez le bouton Ion Chef pour Template Kit, puis sélectionnez le Kit Chef approprié (Ion PI Hi-Q Chef Kit pour la puce PI ou Ion 540 Kit-Chef pour 540 jetons) à partir de la liste de déclassement du Kit Template.
    6. Sélectionnez le kit de séquençage approprié (Ion PI Hi-Q Sequencing 200 Kit pour la puce PI ou Ion S5 Squencing Kit pour 540 jetons) à partir de la liste de déclassement du kit de séquençage, puis sélectionnez IonXpress dans la liste de déclassement de Barcode Set.
    7. Passez à l'onglet Plugin et sélectionnez le plugin d'analyse de couverture.
    8. Passez à l'onglet Plan. Sélectionnez le génome GRCh37/hg19 de la liste de dépouillement de la bibliothèque de référence. À partir de la liste de déroulant des régions cibles, sélectionnez le panneau approprié à séquencer.
    9. Définir le nombre de codes à barres à séquencer et l'étiquette des tubes d'échantillon de bibliothèque dans les champs appropriés.
    10. Définir le nom du code-barres et l'exemple de chaque bibliothèque.
  3. Exempledez la dilution et le chargement des bibliothèques.
    1. Diluer la bibliothèque de stock avec de l'eau sans nucléane à 25 pM pour la puce PI ou 32 pM pour 540 puces.
    2. Pipet 50 'L de chaque bibliothèque diluée au fond du tube d'échantillon de bibliothèque approprié.
    3. Activez le système de séquençage et suivez les instructions à l'écran pour charger tous les réactifs requis et importer le plan d'exécution.
    4. Chargez le tube d'échantillon de bibliothèque contenant les bibliothèques mises en commun et commencez le programme d'amplification clonale.
      REMARQUE : Le système Ion Chef nécessite deux jetons à préparer par course.
  4. Séquençage sur Ion Proton ou Ion GeneStudio S5.
    1. Activez le système de séquençage et suivez les instructions à l'écran pour initialiser le séquençage et importer le plan d'exécution.
    2. Chargez la puce de séquençage après l'avoir retirée du système de séquençage.
      REMARQUE : Soyez mis à la terre avant de ramasser une puce afin d'éviter les dommages causés par les copeaux en raison d'une décharge électrostatique. La manipulation/positionnement des copeaux ainsi que des exemples de chargement réussi ou infructueux sont rapportés à la figure 4.
    3. Fermez le couvercle du compartiment à puces et attendez que l'icône de l'état des puces indique « Prêt ».
    4. Videz le conteneur à déchets lorsque la première exécution est terminée, puis séquencez la puce restante dès que possible.

7. Analyse des mutations et des variations du nombre de copies (CNV)

REMARQUE : L'alignement des données de séquençage sur le génome de référence humain GRCh37/hg19 est automatiquement effectué une fois établi dans le Plan (étape 6.2.8).

  1. Utilisez le plugin d'analyse de couverture (tableau des matériaux) sortie pour vérifier la profondeur de la couverture et l'uniformité.
  2. Effectuer l'appel de variante à l'aide du plugin d'appelant de variante torrent (Tableau des matériaux), en sélectionnant la ligne germinale ou le flux de travail somatique le cas échéant.
  3. Téléchargez des variantes filtrées Variant Call Format (VCF) fichiers. Annotate variantes à l'aide du logiciel Variant Effect Predictor (VEP)6 et de la base de données NCBI RefSeq.
  4. Chargez les données de séquençage sur le logiciel Ion Reporter à l'aide du plugin de téléchargeur Ion Reporter et utilisez le flux de travail de paire tumeur-normale du Groupe complet sur le cancer pour analyser les données afin d'estimer les VNC.
  5. Filtrer manuellement les mutations et les CNV en fonction des scores attribués par le logiciel et les vérifier visuellement avec le Visualiseur de Génomique Intégrative (IGV)7.
    1. Inspecter visuellement l'alignement à la recherche de lectures inhabituelles (en raison, par exemple, d'une mauvaise réprimande, d'une suramplification ou d'une lecture de coupures de doux) qui peuvent générer des appels artéfactuels.
    2. Vérifier les VNC en inspectant la couverture normalisée de tous les amplicons à travers un gène donné par rapport à la couverture normalisée de la ligne de base.
      REMARQUE : Cela permet de corriger les faux appels dus au logiciel de segmentation, qui appelle parfois un CNV basé sur une couverture symétriquement anormale de quelques amplicons à la fin d'un gène et au début du gène successif.
  6. Indexation des mutations somatiques
    1. Pour chaque cas, la mutation d'index appelle du séquençage du tissu/sang normal, de la tumeur primaire et des métastases.
    2. Drapeau comme germline et jeter les appels qui sont également évidents à partir des données de séquençage de l'ADN germinal.
    3. Drapeau comme clonal/fondateur les mutations qui sont partagées entre toutes les lésions d'un patient donné.
    4. Drapeau comme subclonal/progresseur les mutations qui sont détectées dans quelques-unes mais pas toutes les lésions d'un patient donné.

8. Analyse immunophénotypique : immunohistochimie pour l'expression protéique pertinente

REMARQUE : L'immunohistochimie a été employée pour valider les conséquences fonctionnelles des mutations inactivantes dans des gènes suppresseurs de tumeur.

  1. À l'aide d'un microtome, couper des sections de tissu FFPE d'une épaisseur de 3 à 4 m et les monter sur des lames chargées et incuber des lames à 60 oC pendant 10 min.
  2. Placez les lames dans une grille et effectuez les étapes suivantes : xylène pendant 10 min, xylène pendant 10 min, 95 % d'éthanol pour 4 min, 95 % d'éthanol pour 4 min, 70 % d'éthanol pour 4 min, 70 % d'éthanol pour 4 min, eau distillée pendant 4 min.
  3. Effectuer la récupération d'antigène basée sur l'indication des fabricants d'anticorps (Tableau des matériaux).
    1. Placez les glissières dans une grille avec la solution spécifique de récupération d'antigène et plongez dans un bain d'eau à des températures inférieures à l'ébullition.
    2. Retirer les lames du bain et faire couler l'eau du robinet pour refroidir pendant 10 min.
  4. Placez les toboggans dans un nouveau rack avec 3% H2O2 en 1x Tris-buffered saline (TBS) pendant 20 min à RT afin d'inactiver les peroxidases endogènes.
  5. Placez les glissières dans un nouveau rack et lavez 3x avec le SCT et 0,1 % de l'entredeux 20 (TBST).
  6. Utilisez un stylo PAP(Table of Materials)pour dessiner un cercle hydrophobe autour de tissus montés sur glissière.
  7. Placez les diapositives dans une chambre humide et effectuez le blocage pendant 1 h à RT en utilisant 5% d'albumine de sérum bovin (BSA) dans TBST comme solution de blocage.
  8. Incuber des toboggans avec des anticorps primaires (Table of Materials) dans une chambre humide pendant la nuit à 4 oC. Diluer l'anticorps primaire avec la solution de blocage comme recommandé.
  9. Placer les toboggans dans une nouvelle grille et laver 3x avec TBST.
  10. Incuber des toboggans avec des anticorps secondaires spécifiques (anti-souris ou anti-lapin) (4 à 5 gouttes pour 1 toboggan) pendant 30 min à RT dans une chambre humide.
  11. Placer les toboggans dans une nouvelle grille et laver 3x avec tBST et après dans l'eau distillée.
  12. Préparer 3,3'-diaminobenzidine (DAB) solution diluant 1 goutte dans 1 ml de tampon de dilution (Tableau des matériaux). Incubate glisse au maximum pendant 5 min sous le microscope.
  13. Utilisez un contrôle positif pour calculer le temps d'incubation en suivant le développement de la réaction au microscope.
    REMARQUE : Chaque anticorps a besoin d'un temps d'incubation spécifique.
  14. DAB inactif (arrêt des précipitations chromogènes) en submergeant les toboggans dans l'eau distillée.
  15. Counterstain glisse en les immerger dans une nouvelle grille avec de l'hématoxyline pour 10 s, puis rincer à l'eau du robinet.
  16. Placez les lames dans une grille et effectuez les étapes suivantes : 70 % d'éthanol pour 4 min, 70 % d'éthanol pour 4 min, 95 % d'éthanol pour 4 min, 95 % d'éthanol pour 4 min, xylène pendant 10 min, xylène pendant 10 min.
  17. Scellez les glissières mettant quelques gouttes de support de montage(Tableau des matériaux)sur chaque lame de tissu et couvrir avec coverslip.
  18. Appliquer la pression sur le bordereau afin de déplacer l'excès de bulles moyennes et d'air loin du tissu et de la couverture et l'air sec.
  19. Évaluer et marquer les résultats de coloration sous microscope inversé avec un pathologiste expert.
    REMARQUE : Le système de notation dépendra des antigènes spécifiques, pour lesquels l'information dans la littérature pourrait déjà exister. Si l'information n'est pas disponible dans la littérature, dérivez un système de notation utilisant l'expression de l'antigène dans le tissu normal comme référence.

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Résultats

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Le flux de travail de l'étude est illustré à la figure 1. Multi-lésions (n - 13) séquençage de 5 cas SPN ciblant les séquences de codage de 409 gènes liés au cancer identifié un total de 27 mutations somatiques dans 8 gènes (CTNNB1, KDM6A, BAP1, TET1, SMAD4, TP53, FLT1, et FGFR3). Les mutations ont été définies comme fondateur/clonal lorsqu'elles sont partagées entre toutes les lésions d'un patient donné, et progresseur/...

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Discussion

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Notre méthode permet l'identification des altérations moléculaires impliquées dans la progression des tumeurs solides par l'intégration des données verticales (c.-à-d., morphologie, séquençage d'ADN, et immunohistochimie) des lésions distinctes d'un patient donné. Nous avons démontré la capacité de notre méthode pour détecter des événements clonal et subclonal dans un type de tumeur silencieuse mutationnelle (c.-à-d., SPN, néoplasme solide-pseudopapillary du pancréas) en interrogeant les séquences de codage de 409 gènes ...

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Déclarations de divulgation

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Les auteurs n'ont rien à révéler.

Remerciements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

L'étude a été soutenue par le projet italien de génome du cancer (Grant No. FIRB RBAP10AHJB), Associazione Italiana Ricerca Cancro (AIRC; Subvention no 12182 à AS et 18178 à VC), FP7 European Community Grant (Cam-Pac No 602783 à AS). Les organismes de financement n'ont joué aucun rôle dans la collecte, l'analyse et l'interprétation des données ou dans la rédaction du manuscrit.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
2100 Instrument de bioanalyseAgilent TechnologiesG2939BA  ; Outil d’électrophorèse automatisé
Agencourt AMPure XP KitFisher ScientificNC9959336Technologie des billes pour la purification des produits PCR ; réactif de purification à base de billes
Kit d’ADN haute sensibilité AgilentAgilent Technologies5067-4627Quantification de bibliothèque
Anti-BAP1Biotechnologie de Santa CruzSC-28383Anticorps
Anti-GLUT1Thermo ScientificRéf. RB-9052Anticorps
Anti-KDM6ASignalisation cellulaire#33510Anticorps
Anti-p53NovocastraRéf. NCL-L-P53-DO7Anticorps
Anti-&bêta ; CaténineSigma-AldrichRéf. C7207Anticorps
Solution de blocagefait maison-5 % d’albumine sérique bovine (BSA) dans le TBST
Solution d’inactivation des peroxydases endogènesfait maison-3 % H2O2 dans une solution saline tamponnée au Tris (TBS) 1x
Leica CV ultraLeica70937891Entellan mountin media
Solution de récupération d’épitopes 1Leica BiosystemsAR9961Solution de récupération d’épitopes à base de citrate pH 6.0
Solution de récupération d’épitopes 2Leica BiosystemsAR9640Solution de récupération d’épitopes à pH 9,0 basée sur l’EDTA
Eppendorf 0,2 ml Tubes PCR, transparentsEppendorf951010006Tubes
Eppendorf Tubes LoBind DNA, 1,5 mLEppendorf22431021Tubes
ÉthanolDIAPATHEA0123Réactif de déparaffinisation IHC
Stylo ImmEdge  ; Hydrophobe  ; Barrière  ; StyloLaboratoires VecteursH&timide ; 4000Stylo hydrophobe
ImmPACT DAB  ; PeroxydaseLaboratoires VecteursSK­ ; 4105Substrat HRP
ImmPRESS Anti­ ; Lapin  ; Ig  ; Réactif  ; PeroxydaseLaboratoires VecteursMP&timide ; 7401­ ; 50Anticorps secondaires
ImmPRESS Anti­ ; Souris  ; Ig  ; Réactif  ; PeroxydaseLaboratoires VecteursMP&timide ; 7402­ ; 50Anticorps secondaires
Visionneuse de génomique intégrative (IGV)Institut Broad-https://software.broadinstitute.org/software/igv/home
Panel complet sur le cancer Ion AmpliSeqThermofisher Scientific4477685Sélection de cible multiplexée de 409 gènes liés au cancer. https://assets.thermofisher.com/TFS-Assets/CSD/Reference-Materials/ion-ampliseq-cancer-panel-gene-list.pdf
Kit de bibliothèque Ion AmpliSeq 2.0Thermofisher Scientific4480441Préparation de bibliothèques d’amplicons à l’aide de panneaux Ion AmpliSeq
Ion Chef InstrumentThermofisher Scientific4484177Préparation automatisée de la bibliothèque, préparation des modèles et chargement des puces
Kit de puce Ion PI v3 ou puce Ion 540Thermofisher ScientificA26771 ou A27766Puces à code-barres pour le séquençage
Ion PI Hi-Q Chef Kit ou Ion 540 Kit-ChefThermofisher ScientificA27198 ou A30011Préparation du modèle
Kit de séquençage Ion PI Hi-Q 200 ou kit de séquençage Ion S5Thermofisher ScientificA26433 ou A30011Séquençage
Système Ion Proton ou Ion GeneStudio S5Thermofisher Scientific4476610 ou A38196Système de séquençage
Logiciel Ion Reporter - AmpliSeq Comprehensive Cancer Panel tumeur-normal paireThermofisher Scientific4487118Flux de travail
Ion Reporter Software - plugin de téléchargementThermofisher Scientific4487118Outil d’analyse des données
Ion Torrent Suite Software - Plugin d’analyse CoveregeThermofisher Scientific4483643Plugin qui décrit le niveau de couverture de séquance produit
Ion Torrent Suite Software - Plugin Variant CallerThermofisher Scientific4483643Plugin capable d’identifier les polymorphismes mononucléotidiques (SNP), les insertions et les suppressions dans un échantillon à travers une référence
Kit d’adaptateurs de codes-barres Ion Xpress 1-96Thermofisher Scientific4474517Adaptateurs de codes-barres uniques
Spectrophotomètres NanoDrop 2000/2000cThermofisher ScientificND-2000Détection de la pureté de l’ADN
Base de données de séquences de référence NCBI (RefSeq)NCBI-https://www.ncbi.nlm.nih.gov/refseq/
Platinum PCR SuperMix Haute FidélitéFisher Scientific12532-016 ou 12532-024SuperMix pour l’amplification PCR ; mélange PCR haute fidélité
QIAamp DNA Mini Kit de SangQuiagen51106 0r 51104Kit d’extraction d’ADN sanguin
QIAamp DNA FFPE TissuQuiagen56404Kit d’extraction de tissus d’ADN FFPE
Fluorimètre Qubit 2.0Thermofisher ScientificQuestion n°32866Quantification de l’ADN
Kit de dosage Qubit dsDNA BRThermofisher ScientificQuestion n°32850Kit de quantification de l’ADN sur fluorimètre Qubit 2.0
TBSTfait maison-Saline tamponnée au tris (TBS) et 0,1 % de Tween 20
Tissue-Tek Prisma Plus & Tissue-Tek FilmSakura Europe6172Instrument automatisé de coloration de lames de tissus
Logiciel VEP (Variant Effect Predictor)EMBI-EBI-http://grch37.ensembl.org/Homo_sapiens /Outils/VEP
Xilène, mélange d’isomèresCarlo Erba492306Réactif de déparaffinisation IHC

Références

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
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  2. McGranahan, N., Swanton, C. Clonal Heterogeneity and Tumor Evolution: Past, Present, and the Future. Cell. 168 (4), 613-628 (2017).
  3. Stratton, M. R., Campbell, P. J., Futreal, P. A. The cancer genome. Nature. 458 (7239), 719-724 (2009).
  4. Makohon-Moore, A. P., et al. Limited heterogeneity of known driver gene mutations among the metastases of individual patients with pancreatic cancer. Nature Genetics. 49 (3), 358-366 (2017).
  5. Seyfried, T. N., Huysentruyt, L. C. On the origin of cancer metastasis. Critical reviews in oncogenesis. 18 (1-2), 43-73 (2013).
  6. McLaren, W., et al. Deriving the consequences of genomic variants with the Ensembl API and SNP Effect Predictor. Bioinformatics. 26 (16), 2069-2070 (2010).
  7. Robinson, J. T., et al. Integrative genomics viewer. Nature Biotechnology. 29 (1), 24-26 (2011).
  8. Amato, E., et al. Molecular alterations associated with metastases of solid pseudopapillary neoplasms of the pancreas. The Journal of Pathology. 247 (1), 123-134 (2019).
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  13. Priestley, P., et al. Pan-cancer whole genome analyses of metastatic solid tumors. bioRxiv. , (2018).

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Mots-clés

H t rog n it intratumoralePopulations clonalesPopulations subclonalesVariation du nombre de copiesImmunohistochimieS quen age haute couvertureTumeurs solidesAnalyse mutationnelle

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