تعزيز موثوقية البنوك الحيوية لأورام البروستاتا من خلال تحسين تقنية أخذ العينات والتوصيف النسيجي
Summary
يصف هذا البروتوكول طريقة لتسهيل جمع العينات من عينات استئصال البروستاتا الجذري. الهدف هو رسم خرائط وتوصيف وتشريح عينات الأنسجة الدقيقة من العينات بناء على معايير التشريح المرضي قبل تخزينها في البنك الحيوي.
Abstract
يعد الحصول على عينات جديدة ومميزة جيدا من أنسجة الورم أمرا بالغ الأهمية لإجراء دراسات “أوميكس” عالية الجودة. ومع ذلك ، يمكن أن يكون تحديا خاصا في سياق سرطان البروستاتا (PC) بسبب الطبيعة الفريدة لهذا العضو وعدم التجانس العالي المرتبط بهذا الورم. من ناحية أخرى ، فإن توصيف العينات نسيجيا قبل تخزينها دون التسبب في تغييرات كبيرة في الأنسجة يمثل أيضا تحديا مثيرا للاهتمام. في هذا السياق ، نقدم طريقة جديدة لاكتساب أنسجة البروستاتا المقطوعة ورسم خرائطها وتوصيفها وتشريحها الدقيق بناء على معايير التشريح المرضي.
على عكس البروتوكولات المنشورة سابقا ، تقلل هذه الطريقة من الوقت اللازم للتحليل النسيجي المرضي لعينة البروستاتا دون المساس بهيكلها ، وهو أمر بالغ الأهمية لتقييم الهوامش الجراحية. علاوة على ذلك ، فإنه يتيح تحديد وتشريح الماكرو الجزئي لعينات أنسجة البروستاتا الطازجة ، مع التركيز على مناطق الورم النسيجية المحددة بمعايير مرضية مثل درجة غليسون ، وآفات السلائف (أورام البروستاتا داخل الظهارة عالية الدرجة – PIN) ، والآفات الالتهابية (التهاب البروستاتا). ثم يتم تخزين هذه العينات في بنك حيوي لتحليلات البحوث اللاحقة.
Introduction
سرطان البروستاتا (PC) هو2 الثانية الأكثر شيوعا في الرجال و 5السبب الرئيسي للوفاة في جميع أنحاء العالم1. يعتمد علاج المريض والتشخيص على التدريج والتصنيف (درجة جليسون) للورم ، كما يتضح من ارتفاع معدلات البقاء على قيد الحياة لمدة 5 سنوات للأورام الموضعية والمنخفضة الدرجة (درجة جليسون 6) (99٪) مقارنة بدرجات جليسون العالية والأورام النقيلية (31٪) 2.
تم ربط الانتكاس الموضعي للكمبيوتر الشخصي وفشل العلاج بعدم التجانس الوراثي المميز داخل الورم لهذا النوع من الورم3. بالإضافة إلى ذلك ، يعتبر PC مرضا متعدد البؤر مع العديد من بؤر الورم التي تظهر خصائص مورفولوجية ونسيجية وجزيئية مختلفة4 ، والتي قد تنشأ بشكل مستقل أو مشتقة من سلف خلية سرطانية شائع5. أظهرت الدراسات السابقة أن تطور الورم يختلف بين المرضى بناء على دوافع وراثية محددة يمكن أن تعزز ورم خبيث أو تحصر سلالة الخلية في البروستاتا5. لذلك ، يعد التوصيف الجزيئي لبؤر الورم المختلفة أمرا بالغ الأهمية ليس فقط لتوفير تشخيص وتشخيص أكثر دقة ولكن أيضا لتصميم علاج فعال وشخصي للمريض.
في هذا السياق ، توفر البحوث الطبية الحيوية والنهج التكاملية متعددة الأوميكس فرصا غير مسبوقة لتصنيف السرطانات إلى أنواع فرعية مختلفة ، وتحديد المؤشرات الحيوية التشخيصية والتنبؤية ، واكتشاف العلامات المتعلقة بالاستجابة للعلاج. علاوة على ذلك ، تساهم هذه الأساليب في فهم أفضل لبيولوجيا هذا المرض 6,7. يمكن تحليل العينات البيولوجية ، سواء كانت أنسجة أو سوائل حيوية ، باستخدام منصات متعددة الأوميكس (علم الجينوم ، وعلم النسخ ، والبروتينات ، والأيض ، وما إلى ذلك) للكشف عن السمات البيولوجية الكامنة وراء الفيزيولوجيا المرضية للسرطان ، وبالتالي معالجة القيود الحالية المتعلقة بعدم التجانس الجيني والظاهري6. ومع ذلك ، من المهم مراعاة أن جودة البيانات المستمدة من دراسات omics تعتمد على جودة العينات التي تم جمعها من الأورام ، وتوصيفها الدقيق ، والمعالجة والتخزيناللاحقين 8.
في هذا السياق ، يمثل الحصول على أنسجة PC جديدة للبحث تحديا منهجيا بسبب صعوبة أخذ عينات الورم بنجاح9. تضمنت الطرق السابقة أخذ عينات عشوائية بعد استئصال البروستاتا الجذري ، مما أسفر عن نتائج سيئة10. ومع ذلك ، تتضمن الأساليب الحديثة بروتوكولات مستهدفة تستند إلى كل من التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) وبيانات الخزعة ، مما يؤدي إلى تحسين الفعالية في جمع عينات الورم11.
من ناحية أخرى ، فإن التوصيف النسيجي المرضي للعينات قبل تخزينها دون تغيير كبير في الأنسجة يشكل أيضا تحديا مثيرا للاهتمام. وبالتالي ، في كثير من الحالات ، يتم إجراء التحديد النسيجي المرضي للعينات بعد تحليلها (على سبيل المثال ، تحليل التمثيل الغذائي HR 1H NMR)12. تستلزم هذه الممارسة نفقات غير ضرورية ، واستهلاك الوقت ، وفقدان عدد كبير من العينات التي يتم استبعادها في النهاية من التحليل (على سبيل المثال ، العينات التي ، بعد التحليل النسيجي المرضي ، تبين أنها ليست عينات ورم). في حالات أخرى ، يتم إجراء التوصيف النسيجي المرضي للعينات قبل تحليلها. في الواقع ، حاولت بعض الدراسات السابقة توحيد طرق توفير عينات بحثية تمثيلية عالية الجودة من عينات استئصال البروستاتا الجذري لعلم الجينوم والأيض13،14. ومع ذلك ، فإن كفاءة أخذ العينات أعلى بكثير عند إجراؤها من أقسام مؤكدة نسيجيا بالفعل (88٪) تعطل الأنسجة ، مقارنة بعند إجراؤها من أقسام غير مؤكدة (45٪) 1.
هنا ، يتم تقديم منهجية جديدة للتغلب على هذه القيود ، بهدف الحصول على عينات جديدة ومميزة جيدا من أجهزة الكمبيوتر قبل التخزين في البنك الحيوي. تم تطوير هذه الطريقة من خلال الجهود التعاونية بين الخدمات السريرية المختلفة (جراحة المسالك البولية وعلم الأمراض والبنك الحيوي لمستشفى La Fe). من المهم تسليط الضوء على أن البنوك الحيوية تلعب دورا أساسيا في جمع العينات البيولوجية ومعالجتها وحفظها وتخزينها مع ضمان الجودة العالية للعينات والبيانات ، فضلا عن الامتثال للمتطلبات الأخلاقية والقانونية8،15،16.
Protocol
Representative Results
Discussion
في أي دراسة بحثية ، يعد الحصول على عينات عالية الجودة مطلبا أساسيا لتقليل التحيزات المنهجية والحصول على نتائج موثوقة22. لذلك ، يجب مراعاة التحكم في المتغيرات قبل التحليل مثل درجة الحرارة التي تتم فيها معالجة العينات وتخزينها ، والوقت المنقضي من جمع العينات إلى التخزين ، واستخ…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تعترف AL بعقد ما بعد الدكتوراه “Margarita Salas” (رقم 21-076) ، و MAM-T عقد بحث “ماريا زامبرانو” (رقم MAZ / 2021/03 UP2021-021). تم تمويل كلا العقدين من قبل الاتحاد الأوروبي – الجيل القادم من الاتحاد الأوروبي.
Materials
| Cadiere forceps | Intuitive | PN1052082-US 10/2021 | Part number: 471049. 18 uses. |
| Conventional slides | Knittel Glass | 2021 | Ground/ Frosted end |
| Cryostat microtome | Thermo Fisher Scientific | — | Criostato CryoStar NX50 |
| Cryotubes | Greiner Bio-One GmbH | Ref.: 122280. | CRYO S. PP, with screw cap, sterile. |
| Da Vinci surgical system | Intuitive | PN1052082-US 10/2021 | XI model |
| Dissection instruments | Bayer | — | Two tweezers and a surgical blade |
| DPX Eukitt | Medizin- und Labortechnik GmbH | 6.00.01.0001.06.01.01 | |
| Eosin | Agilent | 157252 | |
| Fenestrated bipolar forceps | Intuitive | PN1052082-US 10/2021 | Part number: 471205. 14 lives. |
| Force bipolar | Intuitive | PN1052082-US 10/2021 | Part number: 471405. 12 uses. |
| Freezers | Thermo Scientific | MODEL 907. -80 ºC | |
| Hematoxylin | Agilent | 157251 | |
| Inmunohistochemistry Slides | Agilent-Dako | K802021-2 | |
| Large needle driver | Intuitive | PN1052082-US 10/2021 | Part number: 471006. 15 uses. |
| Maryland bipolar forceps | Intuitive | PN1052082-US 10/2021 | Part number: 471172. 14 uses. |
| Microscope | Olympus | — | Olympus cx40 |
| Microtome blades | PFM Medical | a35 | |
| Monopolar curved scissors | Intuitive | PN1052082-US 10/2021 | Part number: 470179. 10 uses. |
| OCT compound | NEG-50 | LOT.117340 | |
| PlusSpeed S Single-use Biopsy Device with beveled tip | Peter Pflugbeil GmbH | PSS-1825-S | |
| ProGasp forceps | Intuitive | PN1052082-US 10/2021 | Part number: 471093. 18 uses. |
| Sample holder Disc | Davidson Cryo Chuck. BradleyProducts | 30 mm | |
| Tissue ink | Pelikan | 2021 | Ink 4001 brilliant black (301168) |
| Xylol | Quimipur | Ref. 169 |
References
- Rawla, P. Epidemiology of prostate cancer. World Journal of Oncology. 10 (2), 63-89 (2019).
- Epstein, J. I. The 2019 Genitourinary Pathology Society (GUPS) white paper on contemporary grading of prostate cancer. Archives of Pathology & Laboratory Medicine. 145 (4), 461-493 (2021).
- Zhang, W. Intratumor heterogeneity and clonal evolution revealed in castration-resistant prostate cancer by longitudinal genomic analysis. Translational Oncology. 16, 101311 (2022).
- Haffner, M. C., et al. Genomic and phenotypic heterogeneity in prostate cancer. Nature Reviews Urology. 18 (2), 79-92 (2021).
- Woodcock, D. J. Prostate cancer evolution from multilineage primary to single lineage metastases with implications for liquid biopsy. Nature Communications. 11 (1), 5070 (2020).
- Heo, Y. J., Hwa, C., Lee, G. H., Park, J. M., An, J. Y. Integrative multi-omics approaches in cancer research: from biological networks to clinical subtypes. Molecules and Cells. 44 (7), 433-443 (2021).
- Menyhárt, O., Győrffy, B. Multi-omics approaches in cancer research with applications in tumor subtyping, prognosis, and diagnosis. Computational and Structural Biotechnology Journal. 19, 949-960 (2021).
- Annaratone, L. Basic principles of biobanking: from biological samples to precision medicine for patients. Virchows Archiv. 479 (2), 233-246 (2021).
- King, C. R., Long, J. P. Prostate biopsy grading errors: A sampling problem. International Journal of Cancer. 90 (6), 326-330 (2000).
- Jayadevan, R., Zhou, S., Priester, A. M., Delfin, M., Marks, L. S. Use of MRI-ultrasound fusion to achieve targeted prostate biopsy. Journal of Visualized Experiments. 146, e59231 (2019).
- Heavey, S., et al. Use of magnetic resonance imaging and biopsy data to guide sampling procedures for prostate cancer biobanking. Journal of Visualized Experiments. 152, 60216 (2019).
- Panach Navarrete, J. . Estudio metabolómico en tejido prostático y orina para el diagnóstico y pronóstico del cáncer de próstata. , (2022).
- Bertilsson, H., et al. A new method to provide a fresh frozen prostate slice suitable for gene expression study and MR spectroscopy. The Prostate. 71 (5), 461-469 (2011).
- . Show SOP – Biospecimen Research Database Available from: https://brd.nci.nih.gov/brd/sop/show/522 (2022)
- Dagher, G. Quality matters: International standards for biobanking. Cell Proliferation. 55 (8), e13282 (2022).
- Yüzbaşıoğlu, A., Özgüç, M. Biobanking: sample acquisition and quality assurance for "omics" research. New Biotechnology. 30 (3), 339-342 (2013).
- Carpagnano, F. A. Multiparametric MRI: local staging of prostate cancer. Current Radiology Reports. 8 (12), 27 (2020).
- Christophe, C. Prostate cancer local staging using biparametric MRI: assessment and comparison with multiparametric MRI. European Journal of Radiology. 132, 109350 (2020).
- Huynh, L. M., Ahlering, T. E. Robot-assisted radical prostatectomy: a step-by-step guide. Journal of Endourology. 32 (S1), S28-S32 (2018).
- van Leenders, G. J. L. H., et al. The 2019 International Society of Urological Pathology (ISUP) consensus conference on grading of prostatic carcinoma. The American Journal of Surgical Pathology. 44 (8), e87-e99 (2020).
- Liu, A., Collins, C. C., Diemer, S. M. Biobanking metastases and biopsy specimens for personalized medicine. Journal of Biorepository Science for Applied Medicine. 3, 57-67 (2015).
- Ellervik, C., Vaught, J. Preanalytical variables affecting the integrity of human biospecimens in biobanking. Clinical Chemistry. 61 (7), 914-934 (2015).
- Arellano, H. L., Castillo, C. O., Metrebián, B. E. Diagnostic agreement of the Gleason score in needle biopsy and radical prostatectomy and its clinical consequences. Rev Méd Chile. 132 (8), 971-978 (2004).
- . Concordancia en los valores de gleason en biopsia prostática transrectal y en prostatectomia radical en pacientes con cáncer de próstata del Hospital Cirujano Mayor Santiago Távara entre enero 2010 – junio del 2018 Available from: https://repositorio.urp.edu.pe/handle/20.500.14138/1886 (2019)
- Chavolla-Canal, A. J., et al. Concordancia del puntaje de Gleason en biopsia transrectal de próstata vs prostatectomía radical. Revista Mexicana de Urología. 81 (2), 1-10 (2021).
- Fan, X. J., et al. Impact of cold ischemic time and freeze-thaw cycles on RNA, DNA and protein quality in colorectal cancer tissues biobanking. Journal of Cancer. 10 (20), 4978-4988 (2019).
- Vaswani, A., et al. Comparative liquid chromatography/tandem mass spectrometry lipidomics analysis of macaque heart tissue flash-frozen or embedded in optimal cutting temperature polymer (OCT): Practical considerations. Rapid communications in Mass Spectrometry: RCM. 35 (18), e9155 (2021).
- Zhang, W., Sakashita, S., Taylor, P., Tsao, M. S., Moran, M. F. Comprehensive proteome analysis of fresh frozen and optimal cutting temperature (OCT) embedded primary non-small cell lung carcinoma by LC-MS/MS. Methods (San Diego, Calif). 81, 50-55 (2015).
- Boyd, A. E., Allegood, J., Lima, S. Preparation of human tissues embedded in optimal cutting temperature compound for mass spectrometry analysis. Journal of Visualized Experiments. 170, e62552 (2021).
