Summary

Isolamento di cellule con informazioni morfologiche e spaziali da campioni di fibrosi sottomucosa orale mediante microdissezione a cattura laser

Published: August 11, 2023
doi:

Summary

La microdissezione a cattura laser dei tessuti di fibrosi sottomucosa orale consente l’estrazione precisa di cellule dalle regioni istologiche di interesse per l’analisi di dati multi-omici con informazioni morfologiche e spaziali.

Abstract

La fibrosi sottomucosa orale (OSF) è un tipo comune di disturbo potenzialmente maligno nella cavità orale. L’atrofia dell’epitelio e la fibrosi della lamina propria e della sottomucosa si riscontrano spesso sui vetrini istopatologici. È stato proposto che la displasia epiteliale, l’atrofia epiteliale e i fibroblasti senescenti siano associati alla trasformazione maligna della OSF. Tuttavia, a causa dell’eterogeneità delle malattie orali potenzialmente maligne e del carcinoma orale a cellule squamose, è difficile identificare i meccanismi molecolari specifici della trasformazione maligna nella OSF. Qui, presentiamo un metodo per ottenere un piccolo numero di cellule epiteliali o mesenchimali che trasportano dati morfologici e informazioni spaziali mediante microdissezione a cattura laser su vetrini di tessuto fissati in formalina e inclusi in paraffina. Utilizzando un microscopio, possiamo catturare con precisione il tessuto epiteliale displastico o atrofico su microscala (~500 cellule) e il tessuto subepiteliale fibrotico. Le cellule estratte possono essere valutate mediante sequenziamento del genoma o del trascrittoma per acquisire dati genomici e trascrittomici con informazioni morfologiche e spaziali. Questo approccio rimuove l’eterogeneità del sequenziamento di tessuti OSF e l’interferenza causata dalle cellule in aree non lesionate, consentendo un’analisi spazio-omica precisa del tessuto OSF.

Introduction

La fibrosi sottomucosa orale (OSF) è una malattia cronica e insidiosa che si sviluppa principalmente nella mucosa vestibolare e provoca una limitazione dell’apertura della bocca1. Mentre l’OSF è una malattia multifattoriale, la masticazione della noce di areca o della noce di betel è la causa principale dell’OSF 2,3. A causa di questa abitudine geograficamente specifica, l’OSF è prevalentemente concentrata nelle popolazioni del sud-est e del sud dell’Asia3. Le caratteristiche istologiche comuni dell’OSF includono la deposizione anomala di collagene nel tessuto connettivo sotto l’epitelio della mucosa orale, la stenosi vascolare e l’occlusione1. Il tessuto epiteliale OSF può presentarsi con manifestazioni di atrofia o iperplasia e persino displasia se concomitante con leucoplachia orale 4,5.

L’OSF è definita dall’Organizzazione Mondiale della Sanità come una comune malattia orale potenzialmente maligna (OPMD) che presenta il potenziale per progredire verso il carcinoma orale a cellule squamose con un tasso di trasformazione maligna del 4%-6%6,7,8,9. Il meccanismo alla base della trasformazione maligna di OSF è complesso10. La crescita anormale dell’epitelio, inclusa la displasia e l’atrofia, aumenta il potenziale di cancerogenesi e i fibroblasti senescenti nello stroma possono essere coinvolti nella progressione maligna dell’OSF inducendo la transizione epiteliale-mesenchimale (EMT) attraverso le specie reattive dell’ossigeno (ROS) e altre molecole10.

Le tecnologie per le analisi spazio-omiche hanno generato dati multi-omici con informazioni morfologiche e spaziali che hanno fornito approfondimenti sui meccanismi del cancro11,12,13. Qui, presentiamo un protocollo per catturare popolazioni cellulari correlate alla morfologia da tessuti OSF inclusi in paraffina fissati in formalina mediante microdissezione laser. Le analisi multi-omiche di questi campioni possono superare le sfide dell’eterogeneità intratissutale e aumentare la comprensione della patologia molecolare e dei meccanismi di trasformazione maligna in OSF14.

Protocol

Questo studio è stato approvato dal comitato di revisione istituzionale della Scuola e dell’Ospedale dell’Università di Pechino. Il consenso informato è stato ottenuto dai pazienti. I campioni di tessuto utilizzati in questo studio sono stati resi anonimi. Lo schema di studio è illustrato nella Figura 1. 1. Preparazione del campione Tagliare i tessuti di fibrosi sottomucosa orale fissati in formalina e inclusi in paraffina in sezioni…

Representative Results

Eseguendo la microdissezione laser dei tessuti OSF, abbiamo catturato campioni di epitelio displastico, stroma sotto l’epitelio displastico, epitelio atrofico e stroma sotto il tessuto epiteliale atrofico (Figura 1). Attraverso l’estrazione del DNA e il sequenziamento dell’intero genoma a bassa profondità, siamo stati in grado di analizzare le alterazioni del numero di copie (CNA) correlate alla morfologia15. La CNA è una forma comune di instabilità genomica associ…

Discussion

Questo protocollo ha riportato una pipeline per catturare campioni di tessuto OSF con informazioni morfologiche e spaziali per ulteriori analisi spazio-omiche attraverso la microdissezione laser. Dai risultati rappresentativi, abbiamo identificato diversi modelli CNA tra vari campioni correlati alla morfologia.

L’OSF, un tipo di OPMD, è una condizione precancerosa comune del carcinoma orale a cellule squamose6. È stato riportato che l’instabilità genomica è associat…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Questo lavoro è stato supportato da sovvenzioni di ricerca della National Nature Science Foundation of China (81671006, 81300894), CAMS Innovation Fund for Medical Sciences (2019-I2M-5-038), National clinical key discipline construction project (PKUSSNKP-202102), Innovation Fund for Outstanding Doctoral Candidate of Peking University Health Science Center (BMU2022BSS001).

Materials

Adhesion microscope slides CITOTEST REF.188105
Div-haematoxylin YiLi 20230326
Eosin solution BASO BA4098
Ethanol PEKING REAGENT No.32061
Harris hematoxylin dye solution YiLi 20230326
Hot plate LEICA HI1220
Laser capture microdissection system LEICA LMD7 Machine
Laser microdissection microsystem LEICA 8.2.3.7603 Software
Micromount mounting medium LEICA REF.3801731
Microscope cover glass CITOTEST REF.10212450C
Microtome LEICA RM2235
PCR tubes AXYGEN 16421959
PEN-membrane slides LEICA No.11505158
Re-blue solution YiLi 20230326
Ultrapure distilled water Invitrogen REF.10977-015
Xylene PEKING REAGENT No.33535

References

  1. Cai, X., et al. Oral submucous fibrosis: A clinicopathological study of 674 cases in China. Journal of Oral Pathology & Medicine. 48 (4), 321-325 (2019).
  2. Cai, X., Huang, J. Clinicopathological factors associated with progression of oral submucous fibrosis: A population-based retrospective study. Oral Oncology. 130, 105949 (2022).
  3. Ray, J. G., Chatterjee, R., Chaudhuri, K. Oral submucous fibrosis: A global challenge. Rising incidence, risk factors, management, and research priorities. Periodontology 2000. 80 (1), 200-212 (2019).
  4. Shih, Y. H., Wang, T. H., Shieh, T. M., Tseng, Y. H. Oral submucous fibrosis: A Review on etiopathogenesis, diagnosis, and therapy. International Journal of Molecular Sciences. 20 (12), 2940 (2019).
  5. Cai, X., et al. The preliminary exploration of immune microenvironment in oral leukoplakia concomitant with oral submucosal fibrosis: A comparative immunohistochemical study. Journal of Oral Pathology & Medicine. , (2023).
  6. Warnakulasuriya, S., et al. Oral potentially malignant disorders: A consensus report from an international seminar on nomenclature and classification, convened by the WHO Collaborating Centre for Oral Cancer. Oral Diseases. 27 (8), 1862-1880 (2021).
  7. Cai, X., et al. Development and validation of a nomogram prediction model for malignant transformation of oral potentially malignant disorders. Oral Oncology. 123, 105619 (2021).
  8. Murthy, V., et al. Malignant transformation rate of oral submucous fibrosis: A systematic review and meta-analysis. Journal of Clinical Medicine. 11 (7), 1793 (2022).
  9. Kujan, O., Mello, F. W., Warnakulasuriya, S. Malignant transformation of oral submucous fibrosis: A systematic review and meta-analysis. Oral Diseases. 27 (8), 1936-1946 (2020).
  10. Qin, X., Ning, Y., Zhou, L., Zhu, Y. Oral submucous fibrosis: Etiological mechanism, malignant transformation, therapeutic approaches and targets. International Journal of Molecular Sciences. 24 (5), 4992 (2023).
  11. Sun, L., et al. Single-cell and spatial dissection of precancerous lesions underlying the initiation process of oral squamous cell carcinoma. Cell Discovery. 9 (1), 28 (2023).
  12. Zhu, J., et al. Delineating the dynamic evolution from preneoplasia to invasive lung adenocarcinoma by integrating single-cell RNA sequencing and spatial transcriptomics. Experimental & Molecular Medicine. 54 (11), 2060-2076 (2022).
  13. Ji, A. L., et al. Multimodal analysis of composition and spatial architecture in human squamous cell carcinoma. Cell. 182 (2), 497-514 (2020).
  14. Van den Bossche, V., et al. Microenvironment-driven intratumoral heterogeneity in head and neck cancers: clinical challenges and opportunities for precision medicine. Drug Resistance Updates. 60, 100806 (2022).
  15. Li, X., et al. Improvement in the risk assessment of oral leukoplakia through morphology-related copy number analysis. Science China. Life sciences. 64 (9), 1379-1391 (2021).
  16. Watkins, T. B. K., et al. Pervasive chromosomal instability and karyotype order in tumour evolution. Nature. 587 (7832), 126-132 (2020).
  17. Odell, E. W. Aneuploidy and loss of heterozygosity as risk markers for malignant transformation in oral mucosa. Oral Diseases. 27 (8), 1993-2007 (2021).
  18. Wood, H. M., et al. The genomic road to invasion-examining the similarities and differences in the genomes of associated oral pre-cancer and cancer samples. Genome Medicine. 9 (1), 53 (2017).
  19. Venugopal, D. C., et al. Integrated proteomics based on 2D gel electrophoresis and mass spectrometry with validations: Identification of a biomarker compendium for oral submucous fibrosis-An indian study. Journal of Personalized Medicine. 12 (2), 208 (2022).
  20. Kundu, P., Pant, I., Jain, R., Rao, S. G., Kondaiah, P. Genome-wide DNA methylation changes in oral submucous fibrosis. Oral Diseases. 28 (4), 1094-1103 (2022).
  21. Cai, X., Zhang, H., Li, T. Multi-target pharmacological mechanisms of Salvia miltiorrhiza against oral submucous fibrosis: A network pharmacology approach. Archives of Oral Biology. 126, 105131 (2021).
  22. Xiao, X., Hu, Y., Li, C., Shi, L., Liu, W. DNA content abnormality in oral submucous fibrosis concomitant leukoplakia: A preliminary evaluation of the diagnostic and clinical implications. Diagnostic Cytopathology. 48 (11), 1111-1114 (2020).
  23. Zhou, S., et al. Long non-coding RNA expression profile associated with malignant progression of oral submucous fibrosis. Journal of Oncology. 2019, 6835176 (2019).
  24. Lunde, M. L., et al. Profiling of chromosomal changes in potentially malignant and malignant oral mucosal lesions from South and Southeast Asia using array-comparative genomic hybridization. Cancer Genomics & Proteomics. 11 (3), 127-140 (2014).
  25. Sun, C., et al. Spatially resolved metabolomics to discover tumor-associated metabolic alterations. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 116 (1), 52-57 (2019).
  26. Ma, M., et al. Copy number alteration profiling facilitates differential diagnosis between ossifying fibroma and fibrous dysplasia of the jaws. International Journal of Oral Science. 13 (1), 21 (2021).
check_url/fr/65890?article_type=t

Play Video

Citer Cet Article
Cai, X., Zhang, H., Zhang, J., Li, T. Isolation of Cells with Morphological and Spatial Information from Oral Submucous Fibrosis Samples by Laser Capture Microdissection. J. Vis. Exp. (198), e65890, doi:10.3791/65890 (2023).

View Video