Повышение надежности биобанка опухолей предстательной железы с помощью усовершенствованной техники отбора проб и гистологической характеристики
Summary
Этот протокол описывает метод облегчения сбора образцов из образцов радикальной простатэктомии. Цель состоит в том, чтобы картировать, охарактеризовать и препарировать образцы тканей на основе анатомопатологических критериев на основе анатомопатологических критериев перед их хранением в биобанке.
Abstract
Получение свежих и хорошо охарактеризованных образцов опухолевой ткани имеет решающее значение для проведения высококачественных «омиксных» исследований. Тем не менее, это может быть особенно сложно в контексте рака предстательной железы (РПЖ) из-за уникальной природы этого органа и высокой гетерогенности, связанной с этой опухолью. С другой стороны, гистопатологическая характеристика образцов перед их хранением, не вызывающая существенных изменений в тканях, также представляет собой интригующую задачу. В этом контексте мы представляем новый метод получения, картирования, характеристики и микродиссекции резецированной ткани предстательной железы на основе анатомопатологических критериев.
В отличие от ранее опубликованных протоколов, этот метод сокращает время, необходимое для гистопатологического анализа образца предстательной железы без нарушения его структуры, что имеет решающее значение для оценки хирургических краев. Кроме того, он позволяет проводить разграничение и микромакродисперсию свежих образцов ткани предстательной железы, уделяя особое внимание гистологическим областям опухолей, определяемым патологическими критериями, такими как шкала Глисона, предшествующие поражения (интраэпителиальная неоплазия предстательной железы высокой степени злокачественности – PIN) и воспалительные поражения (простатит). Затем эти образцы хранятся в биобанке для последующих исследовательских анализов.
Introduction
Рак предстательной железы (РПЖ) является2-м по частоте онкологическим заболеванием у мужчин и5-м по значимости причиной смерти во всем мире1. Лечение пациента и прогноз зависят от стадии и классификации опухоли (по шкале Глисона), о чем свидетельствует более высокая 5-летняя выживаемость локализованных и низкодифференцированных опухолей (6-я степень по шкале Глисона) (99%) по сравнению с высокими степенями по шкале Глисона и метастатическими опухолями (31%)2.
Локальный рецидив РПЖ и неудача лечения были связаны с характерной высокой генетической внутриопухолевой гетерогенностью этой опухоли3-го типа. Кроме того, РПЖ считается мультифокальным заболеванием с несколькими опухолевыми очагами, проявляющими различные морфологические, гистологические и молекулярные характеристики4, которые могут возникать независимо или происходить от общего предка опухолевых клеток5. Предыдущие исследования показали, что эволюция опухоли различается у пациентов в зависимости от конкретных генетических факторов, которые могут способствовать метастазированию или ограничивать клеточную линиюпростатой. Таким образом, молекулярная характеристика различных опухолевых очагов имеет решающее значение не только для постановки более точного диагноза и прогноза, но и для подбора эффективного и персонализированного лечения для пациента.
В этом контексте биомедицинские исследования и интегративные мультиомические подходы открывают беспрецедентные возможности для классификации рака по различным подтипам, идентификации диагностических и прогностических биомаркеров, а также обнаружения маркеров, связанных с ответом на лечение. Кроме того, эти подходы способствуют лучшему пониманию биологии этого заболевания 6,7. Биологические образцы, будь то ткани или биожидкости, могут быть проанализированы с использованием различных мультиомиксных платформ (геномика, транскриптомика, протеомика, метаболомика и т.д.) для выявления биологических особенностей, лежащих в основе патофизиологии рака, тем самым устраняя существующие ограничения, связанные с генетической и фенотипической гетерогенностью. Тем не менее, важно учитывать, что качество данных, полученных в результате омиксных исследований, зависит от качества образцов, собранных из опухолей, их точной характеристики, а также последующей обработкии хранения.
В этом контексте получение свежей ткани РПЖ для исследования представляет собой методологическую проблему из-за сложности успешного отбора проб опухоли9. Предыдущие методы включали случайную выборку после радикальной простатэктомии, что давало плохие результаты10. Тем не менее, более поздние подходы включают таргетные протоколы, основанные как на магнитно-резонансной томографии (МРТ), так и на данных биопсии, что приводит к повышению эффективности при сборе образцов опухолей11.
С другой стороны, гистопатологическая характеристика образцов до их хранения без существенного изменения тканей также представляет собой интересную задачу. Следовательно, во многих случаях гистопатологическое определение образцов проводят после их анализа (например, метаболомный анализ HR 1H NMR)12. Такая практика влечет за собой излишние расходы, временные затраты и потерю значительного количества образцов, которые в итоге исключаются из анализа (например, образцов, которые после гистопатологического анализа оказываются не образцами опухоли). В других случаях гистопатологическая характеристика образцов проводится до их анализа. Фактически, в некоторых предыдущих исследованиях была предпринята попытка стандартизировать методы для получения репрезентативных высококачественных исследовательских образцов из образцов радикальной простатэктомии для геномики и метаболомики13,14. Тем не менее, эффективность отбора проб значительно выше при заборе из уже гистологически подтвержденных срезов (88%), которые разрушают ткань, по сравнению с неподтвержденными срезами (45%)1.
В данной работе представлена новая методология для преодоления этих ограничений, направленная на получение свежих и хорошо охарактеризованных образцов ПК перед хранением в биобанке. Этот метод был разработан в результате совместных усилий различных клинических служб (урологии, патологии и биобанка больницы La Fe). Важно подчеркнуть, что биобанки играют важную роль в сборе, обработке, сохранении и хранении биологических образцов, обеспечивая при этом высокое качество образцов и данных, а также соблюдение этических и законодательных требований 8,15,16.
Protocol
Representative Results
Discussion
В любом научном исследовании получение качественных образцов является важным требованием для уменьшения систематических погрешностей и получения надежных результатов22. Таким образом, контроль преаналитических переменных, таких как температура, при которой образцы обр?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
А.Л. подтверждает контракт на постдокторскую диссертацию «Маргарита Салас» (номер 21-076), а контракт на проведение исследований с MAM-T «Мария Замбрано» (номер МАЗ/2021/03 UP2021-021). Оба контракта были профинансированы Европейским союзом и ЕС следующего поколения.
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).
