Generering av omfattande Thoracic onkologi Databas - Verktyg för translationell forskning

Summary

En bröstkorg onkologi databas har utvecklats för att fungera som en omfattande förvaringsplats för kliniska och laborativa uppgifter i syfte att translationell forskning. Databasen kommer att tjäna translationell cancer forskare inom Thorax onkologi forskningsprogrammet. Denna databas är att anpassa till andra cancer-modeller, liksom andra mänskliga sjukdomar.

Abstract

Bröst Onkologi program databasen projektet skapades för att fungera som en omfattande, verifieras och tillgänglig förvaringsplats för väl kommenterade cancer prover och kliniska data att vara tillgängliga för forskare inom Thorax onkologi forskningsprogrammet. Den här databasen fångar även stora mängder genomiska och proteomik data från olika studier tumörvävnad. Ett team av klinisk och grundläggande vetenskaplig forskare, en statistiker och en bioinformatik expert sammankallades att designa databasen. Variabler av intresse var klart definierade och deras beskrivningar var skrivna i en standard bruksanvisning för att säkerställa samstämmiga uppgifter annotation. Att använda ett protokoll för blivande vävnadsbanker och ett annat protokoll för retrospektiv bank, tumör och normal vävnadsprover från patienter samtyckt till dessa protokoll samlades in. Klinisk information såsom demografi, cancer karakterisering, och planer behandling för dessa patienter var abstraherade och trädde i en Access-databas. Proteomik och genomik uppgifterna har införts i databasen, och har varit kopplade till klinisk information för patienter som beskrivs i databasen. Uppgifterna från varje bord var kopplade med relationer funktionen i Microsoft Access så att databashanteraren att ansluta kliniska och information under en fråga. Den ifrågasatte data kan sedan exporteras för statistisk analys och hypotes generation.

Protocol

1. University Clinical Research protokoll:

1. Två universitet protokoll har utvecklats för detta initiativ. Det första protokollet möjliggör för de blivande tillvaratagande av vävnader i lungcancer, matstrupscancer, carcinoid tumör, tymom och patienter mesoteliom. Protokollet ger också blod och andra kroppsvätskor som ska samlas in från patienter för biomarkör studier. Protokollet tillåter forskare att få klinisk information från patienten källan sådana exemplar via diagram abstraktion och att lagra både prov och kliniska data i en skyddad databas.
2. Det andra protokollet liknar det första förutom att det ger forskarna tillgång till tidigare bankas vävnader och andra prover som erhållits under loppet av en patients cancerdiagnos och behandling. Patienter som har samtyckt till kirurgi vid University of Chicago och som har undertecknat detta protokoll är stödberättigande.

2. Kliniska Datainsamling protokollet:

1. Patienter ses vid University of Chicago Medical Center för behandling av de ovan nämnda maligniteter inkluderades i detta protokoll.
2. Lämpliga patienter identifierades av sin behandlande onkolog och var samtyckt av en medlem av den kliniska laget tränade i de två protokollen.
3. När samtyckte, en patients medicinska historia informationen erhållits via diagram abstraktion och skrevs in i databasen av en medlem av den kliniska supportteam.

3. Provtagning protokollet:

Vävnadsprover

1. Vävnad som innehåller en känd eller misstänkt malignitet erhållits under en patients standard klinisk vård via biopsi eller operation ingick i detta protokoll. Inga ytterligare vävnad, utanför vad som var nödvändigt för en patients diagnos workup, erhölls.
2. Efter kirurgiskt avlägsnande av provet som krävs för beredning av permanenta sektioner, den övriga vävnaden placeras på is.
3. En vävnadstillvaratagande tekniker transporteras kvarvarande prov på is till patologi-avdelningen.
4. Kvarvarande vävnader vägdes, mätt, överförs till lagring, märkt och väl dokumenterade i enlighet med standardrutiner.
5. Långsiktig lagring av prover bibehölls i en -80 ° C frys i patologi-avdelningen.
6. För att få tillgång vävnadsprover från patienter som redan hade opererats för en bröstkorg malignitet, var listor över patienter som upprätthålls av samarbete kirurger och onkologer strålning refereras. På detta sätt patienter av intresse identifierades. Deras tumör vävnadsprover kunde hämtas från avdelningen för patologi, om samtycke erhölls.

Blodprov

7. Under kliniskt indicerat blod drar, det protokoll som möjliggjorde också en ytterligare 2-6 rör med blod i en 5 ml grön topp (heparin) rör, en 10ml lila överrör (EDTA könsceller DNA) och en 10 ml Red Top (serum) slang av blod.
8. Upp till sex prover vid olika tidpunkter togs, med datum i blodet rita kommenterad.
9. Blodprov togs centrifugeras vid 2000 rpm i 10 minuter.
10. Plasma och serum komponenter var alikvoteras i cryovial rör i 1 ml portioner.
11. För insamling av vita blodkroppar var de övre 1-2 ml av gränssnittet / röda blodkroppar bråkdel återsuspenderade med 1-2 mL cell konserveringsmedium (MEM EBS media + 10% fetalt CAL serum + 5% DMSO).
12. Samtliga prover frystes långsamt i en isopropyl frysbox vid 70-80 ° C i 16-24 timmar överförs sedan till en -70 ° C till -80 ° C förvaringsbox.
13. Samtliga prover var märkta med en streckkod unika identifierare och lämpligt dokumenterad i provet upphandling formen av en labbtekniker.

Andra kroppsvätskor:

14. Vätska inte samlas in för klinisk användning kan samlas in och lagras enligt detta protokoll. Sputum prover samlades in och skickas för cytologi. Sputum prover förvarades på is vid 4 ° C samtidigt som överförs.
15. Sputum proverna överfördes sedan till 15 ml Falcon rör och centrifugeras vid 1400 rpm i 10 minuter.
16. Supernatanten var alikvoteras i 4 ml i 6 ml cyrovials. Cyrovials placerades i en frys, på torr is, eller i en isopropyl frysbox för att därefter frysas till en -70 ° C till -80 ° C. Efter 16-24 timmar var proverna överfördes till en -70 ° C till -80 ° C förvaringsbox.
17. Samtliga prover var märkta med en streckkod unika identifierare och lämpligt dokumenterad i provet upphandling formen av en labbtekniker.

4. Bygga informatik infrastruktur:

1. Efter att ha utvärderat ett antal program databashantering, har Microsoft Access valts som program för att huset kliniska och data laboratorium för bröst-Oncology program databasen projekt baserat på dess funktionsduglighet och förmåga att länka relaterade uppsättningar av data.
2. Ett team av läkare, grundforskare vetenskap, en statistiker och en bioinformatik expert sammankallades för att identifiera variabler av intresse att fånga i databasen.
3. Teamet identifierade dataelement relaterade till demografiska patientdata, cancer karakterisering, epidemiologiska faktorer, och prov anteckning baserat på behoven hos bröstkorg onkologi forskare och hänvisar till standarder som gäller gemensamma uppgifter (CDES) av National Cancer Institute.
4. Teamet utvecklade en kodning att göra data analyserbart för forskningsändamål. När det är möjligt, var uppgifterna kodas med hjälp av numeriska variabler för att minska mängden fritext in i databasen.
5. Variabler av intresse delades mellan sju olika tabeller i Microsoft Access för att fånga olika aspekter av relaterad information.

5. Att utforma innehållet i varje tabell:

1. Sju primära tabeller skapades: 1) Patienter bord, 2) Exempeldata bord, 3) TMA bord, 4) DNA-prover bord, 5) Bröstkorgen onkologi konferensbord, 6) Cell Line bordet och 7) C. elegans bord.
2. Den Patienter Bordet var utformad som den enda tabellen i databasen till hus kliniskt relevant information om patienterna, deras cancer, deras kliniska förloppet, deras riskfaktorer och deras resultat (Fig. 1). Avsikten med denna konstruktion var att begränsa redundans i databasen.
3. Exempeldata tabellen länkar patologiska preparat till sina patienter källor. Varje prov ges ett prov patologi nummer och detta antal är relaterat till patientens journal nummer. Flera prover kan fås från varje individ och så att tabellen innehåller också information om det datum då provet har erhållits och den typ av prov samlas in: första tumör, återkommande tumör eller obduktion exemplar.
4. I TMA Tabellen har använts hittills för att fånga data proteinuttryck för 63 unika proteiner. En TMA kan användas för att karakterisera fördelningen av differentiellt uttryckta proteinerna i tumör och icke-tumörvävnad med hjälp av antikroppar för att lokalisera proteiner (Fig. 2). Proteinuttryck representeras av en värdering av 0, 1, 2 eller 3 baserat på patologen intryck av intensitet och andelen TMA färgning.
   När procent färgning mäts, visar ett resultat på 0 ingen färgning, visar en mindre än 11% färgning, 2 tyder på mindre än 50% färgning, och 3 visar mer än 50% färgning. När intensitet mäts, är en poäng tilldelas baserat på den relativa mängd färgning, också på en skala från 0 till 3. I vissa fall är IHC diabilder också skannas med hög upplösning och färgningsintensitet kvantifieras genom automatiserade Cellular Imaging System (ACIS) bildprogram parallellt med patolog är scoring. Men för båda teknikerna, indikerar en högre poäng mer protein uttryck.
   Dessutom annotates OH-adaptern tabellen platsen för TMA punsch för framtida referens. Dessutom innehåller databasen källan till vävnad (tumör, normal, lymfkörtel, metastaserad vävnad), den plats i urvalet (center, kant), den histologi av cancer, och den medicinska rekordmånga att länka denna information tillbaka till Patientnämnden bordet.
5. De DNA-prover Tabellen visar alla DNA lagras i laboratoriet. DNA-prov är länkade till sina patienter källa via patientens journal nummer. Grundläggande information om provet fångas för att beskriva källan av provet, inklusive plats och histologi av tumören. Syftet med denna tabell är att beskriva genetiska förändringar som har präglats i prov med polymeraskedjereaktion, standard DNA-sekvensering, och mutationer analyser.
   Tabellen fångar också variabler såsom aminosyror förändringar, nukleotid förändringar, homozygosity, synonymity, och genen där har muterat. Exempel på gener som har studerats inkluderar Paxillin, cCbl, EGFR, p53, KRAS, cMet och EphB4. Den utredare som har präglat de mutationer visas också.
6. Den femte tabellen i databasen är Kistan onkologi konferensbord. Kistan onkologi Konferensen är ett veckomöte av medicinska onkologer, bröstkorg kirurger, patologer, radiologer, onkologer strålning och andra medlemmar av bröstkorg onkologi kliniska team som träffas för att utveckla samordnade planer patientens behandling. Syftet med denna tabell är att lista de patienter som har diskuterats på konferensen som en del av standardbehandling. Information om tillgången till patologiska preparat för varje patient är också fångas i denna tabell.
7. Den sjätte tabell är cellinjer bordet. Detta är en fristående tabell i databasen, eftersom det inte är kopplat till någon av de andra borden. Den beskriver cellinjer som har utnyttjad i laboratoriet för forskningsändamål. Tabellen fångar aminosyran förändringar, nukleotid förändringar, homozygosity och synonymity av mutationer, och placering av mutationer inom cellinje DNA.
8. Den sjunde tabellen är C. elegans bord och det är också ett fristående bord. Denna tabell visar orthologous tyrosinkinasreceptorer och inkluderar nålen poäng, vilket är ett mått på likheten med mänskliga proteiner.

6. Etablera relationer mellan tabeller:

1. Varje tabell har tilldelats en primärnyckel, som fungerar som en unik identifierare för varje post i tabellen. Per definition kan en unik identifierare värde inte upprepas. Till exempel inom Patienterna bordet, är den primära nyckeln i journal antalet sedan ett MRN kan bara betyda en unik individ. Inom Sample Data bordet är primärnyckeln provet patologi (SP) nummer. Som TMA och DNA-prover tabeller inte har unika identifierare, var en dummy nummer etablerad som primärnyckel. Den TMA och DNA-bord har sedan kopplas till andra tabeller med hjälp av MRN och SP-nummer, respektive. Detta säkerställer att varje TMA punsch och DNA-prov är kopplade till både specifik information om provet och klinisk information från donera patienten.
2. I Microsoft Access är individuella tabeller länkade via deras primärnycklar så att logiska relationer är etablerade (Fig. 3). Dessa relationer är nödvändigt att ta fram frågor där data samlas in från flera tabeller.

7. Fråga:

1. Utföra en sökning med relaterade uppsättningar av data är relativt enkel i Microsoft Access. En fråga kan utformas genom att välja "Frågedesign alternativ" under fliken Skapa.
2. Tabeller inklusive områden av intresse är markerade och visas.
3. Variabler från tabellerna av intresse är utvalda och, om nödvändigt, kan filtreras utifrån forskarens kriterier intresse (Fig. 4).
4. Frågan kan då köras, vilket resulterar i önskade fält som anges i kalkylprogram form.

8. Exportera data:

1. När en fråga har skapats, kan data exporteras. Medan de flesta forskare föredrar de uppgifter som ska i form av ett Microsoft Excel kalkylblad, kan data exporteras till en rad andra program med hjälp av export-menyn under "externa data"-fliken. Data kan sparas med rätt filtillägg.
2. När data exporteras för statistiska ändamål, är en föreskriven uppsättning variabler som ingår i exporten så att en omfattande analys kan göras för att kontrollera för variablerna.

9. Importera data:

1. Importera data kräver en perfekt matchning mellan formatet på den importerade data och formatet på tabellen i Access. De variabler av intresse i tabellen för att importera måste ha samma namn som Access-tabell. Stavningen skall vara exakta och det kan inte finnas utrymmen där utrymmen inte finns i Access-tabellen.
2. När symmetri mellan de två tabellerna är uppnått har användaren möjlighet att använda en tilläggsfråga eller uppdateringsfråga för att importera data till Access. En tilläggsfråga gör det möjligt för användaren att lägga till nya rader med data i Access-databasen. Till exempel, om information finns tillgänglig om patienter som inte redan finns i databasen kan en tilläggsfråga användas för att lägga till dessa patienter. Men om nya data finns tillgängliga för patienter eller prover som behöver ändras, måste en uppdateringsfråga utföras på dessa poster.

10. Uppdatera databasen:

1. Medlemmar av databasen projektet har ordinerats roller i att se till att databasen är aktuell. En heltidsanställd har till uppgift att regelbundet fylla och uppdatera databasen med klinisk information baserad på patienter som har samtyckt kliniskt.
2. En annan heltidsanställd, tjänar som data manager, är åtalad för att få laboratoriedata som den blir tillgänglig och mata in denna information i databasen med en uppdatering eller tilläggsfråga.
3. Forskarassistenter som är utbildade i protokollet är ansvariga för att utföra en systematisk uppdatering av databasen var sjätte månad för att få de senaste uppgifterna finns tillgängliga. Detta är särskilt viktigt för områden som vitala status och datum för senaste kontakt, eftersom dessa områden har en direkt inverkan på överlevnaden analyser på data.

11. Tillgång till databasen:

1. Databasen är endast tillgänglig för personer som är HIPAA kompatibel och ingår i IRK-protokollet. Access minskas ytterligare till personer utbildade i Microsoft Access och som har direkt ansvar för att uppdatera eller ändra uppgifter.
2. Forskare som har bidragit till databasen får begära information från databasen från Data Manager, men de själva ärinte tillåtet att komma åt data direkt.
3. Uppgifterna Manager tillhandahåller avidentifierade uppgifter till den ansökande forskarna genom att ta bort variabler såsom journal nummer och patientens namn när du genererar en export-fråga.

12. Representativa resultat:

En forskare kan vara intresserad av att veta den kliniska betydelsen av över-uttryck av proteinet Paxillin i icke-småcellig lungcancer. Eftersom denna forskare har genererat en hel del TMA data i databasen för Paxillin godkänner Data Manager forskarens begäran att få tillgång till klinisk information för att korrelera med laboratoriedata. De data som chef kör en fråga där han kombinerar både Patienter Tabell och TMA Tabell. Variabler av intresse från patienterna tabellen inkluderar patientens födelsedatum, ras, den histologi sin cancer, stadium av sin cancer, den dag de diagnos, deras vitala status, deras dödsdag, och deras datum för senaste kontakt. Med hjälp av dessa variabler, såsom ålder vid diagnos och stadium, kan viktiga confounders redovisas och kontrolleras. Från TMA tabellen kan viktig information som tumörtyp och proteinuttryck kan fastställas.

Eftersom de två tabellerna är länkade via journalen nummer, patientinformation från personer vars tumörer har studerats för Paxillin uttryck ingår i produktionen. Resultaten kan filtreras så att endast patienter med icke-småcellig lungcancer visas. Resultaten kan ytterligare förfinas utifrån de behov av forskaren.

Dessa resultat kan exporteras för primär dataanalys av statistiker och resultaten är därefter delas med forskaren.

Projektets hemsida: Access Database mall och Standard Operating Procedure finns på:
http://www.ibridgenetwork.org/uctech/salgia-thoracic-oncology-access-template

Licens: Fritt tillgänglig för akademiskt och ideella användning.

Begränsningar i användning av icke-akademiker: Kommersiella användare kräver tillstånd. För frågor om kommersiellt bruk, kontakta The University of Chicago: s kontor för teknik och immateriella rättigheter (UChicagoTech) på (773) 702-1692 eller www.tech.uchicago.edu

Figur 1. En skärmbild av Access-databasen som visar en del av patienterna tabell.

Figur 2. Schematisk skildrar en tissue microarray (TMA) ²

Figur 3. Skärmdump skildrar relationer som etablerats mellan tabeller i Access-databasen. Tabellerna är länkade via primärnycklar.

Figur 4. Exempel på fråga efter Paxillin mutation, TMA resultat och kliniska variabler.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Centrifuge	Eppendorf
Conical centrifuge tube	Falcon BD	518-PG
Minimum essential medium eagle (MEM)	Sigma-Aldrich	M4655-500ML
Fetal Calf Serum	Cellgro	MTT35011CV
Dimethyl Sulfoxide (DMSO)	American Bioanalytical	AB03091
BD Vacutainer Serum Tubes	Fisher Scientific	367815