שיטה פשוטה ומהירה להשיג גידול איכותיים הדנ א של דגימות קליני-פתולוגיים באמצעות מגע ההטבעה ציטולוגיה
Summary
קבלת דנ א גנומי באיכות גבוהה רקמות הגידול, מהווה צעד ראשון חיוני לניתוח שינויים גנטיים באמצעות רצף הדור הבא. במאמר זה, נציג שיטה פשוטה ומהירה כדי להשיג שלמות הדנ א של מגע ההטבעה ציטולוגיה דגימות ולהעשיר תאים סרטניים.
Abstract
זה חיוני כדי לקבוע את מצב mutational בסרטן לפני ניהול וטיפול בתרופות ספציפיות יישוב מולקולרית לחולי סרטן. בהגדרה קלינית, פורמלין-תיקון רקמות (FFPE) פרפין-מוטבע נמצאים בשימוש נרחב עבור בדיקה גנטית. עם זאת, FFPE DNA בדרך כלל פגום, מקוטעת במהלך תהליך פיקסציה עם פורמלין. לכן, FFPE DNA היא לפעמים לא נאותה בדיקות גנטיות עקב איכות נמוכה והן את כמות ה-DNA. כאן אנו מציגים שיטת מגע ההטבעה ציטולוגיה (טיק) להשיג DNA גנומי תאים סרטניים, אשר יכול להיות שנצפו תחת מיקרוסקופ. מספרי הטלפון הנייד מורפולוגיה, סרטן תאים שניתן להעריך באמצעות דגימות טיק. יתר על כן, הפקת דנ א גנומי מדגימות טיק יכולה להסתיים בתוך יומיים. הסכום הכולל ואיכות DNA טיק שהושג באמצעות שיטה זו הייתה גבוהה יותר מזו של ה-DNA FFPE. שיטה זו מהירה ופשוטה מאפשרת לחוקרים להשיג DNA באיכות גבוהה עבור בדיקות גנטיות (למשלניתוח רצף של הדור הבא, ה-PCR דיגיטלי, בזמן אמת כמותיים PCR), כדי לקצר את משך העבודה על דיווח תוצאות.
Introduction
הדור הבא רצפי טכנולוגיה סיפקה החוקרים התקדמות משמעותית ניתוח הגנום מידע וריאציות גנטיות, מחלות Mendelian, נטייה תורשתית ו סרטן 1,2,3 . סרטן הגנום אטלס (TCGA) של קונסורציום גנום הסרטן הבינלאומי (ICGC) רדף את הזיהוי של שינויים גנטיים של מספר סוגי סרטן נפוצים4. מאות סרטן חיוני הנהג גנים זוהו בהצלחה ולאחר כמה מולקולות אלה מיועדים עבור סמים פיתוח1,5,6.
בהגדרה קלינית, דגימות FFPE משמשים אבחנה פתולוגית ולבדיקה מולקולריות למחלות שונות, כולל סרטן. אולם, במהלך תהליך פיקסציה עם פורמלין, חלבון-דנ א או DNA-DNA cross-linking מתרחש, פיצול הדנ א הוא המושרה. לפיכך, דגימות די אן איי FFPE אינם תמיד מתאימים לבדיקה גנטית עקב איכות נמוכה והן את כמות ה-DNA-7,–8,–9. בנוסף, לוקח מספר ימים כדי להכין דגימות FFPE, מיומנות טכנית יש צורך להכין במדויק את הסעיפים. לכן, רצוי לפתח שיטה פשוטה ומהירה להשגת DNA ללא פגע באיכות גבוהה.
ציטולוגיה היא שיטה אלטרנטיבית לאבחון פתולוגי. הכנת הדוגמא cytological הוא פשוט יותר, פחות גישה יקר, מהירה יותר לעומת הכנה FFPE10. הטכניקה טיק בוצע נטור הלימפה וברקמות שולית של חולי סרטן השד לאבחון מהיר פוסט11,כמה שנים12. עם זאת, ישנם דיווחים מעטים יש בחן אם הדנ א הגנומי באיכות גבוהה יכול להיות מופק דגימות טיק, ומשמש לצורך ניתוח גנטי מאוחר יותר. דגימות cytological בדרך כלל מוכתמים פאפאניקולאו (Pap) או צביעת Giemsa ולאחר בעבר דיווחנו כי כמות ואיכות DNA מופק טיק דגימות (במיוחד שהוכתמו Giemsa דגימות) נעלים על דגימות המתקבל FFPE רקמות13. לעומת Pap מכתים, צביעת Giemsa יש יתרון שאינו דורש פחות הליכים מוכתמים. ב- Pap מכתים, לאחר הדגימות קבוע, צבעונית, הם חייב להיות מותקן עם הרכבה בינונית (למשל, Malinol) להבחנה בין דגימת תוכן, כגון תאים סרטניים, תאים נורמליים ותאים דלקתיים תחת מיקרוסקופ. אם הדגימה Pap מוכן ללא השלב הרכבה, זה כמעט בלתי אפשרי לקיים את התאים במיקרוסקופ כי הדגימה הוא מיובש. לשם השוואה, צביעת Giemsa יכול להיות שנצפו במדינה מיובשים, לכן, הצעד הרכבה אינו נחוץ לצורך הערכה סלולרית מהירה. עבור microdissection, צביעת Giemsa הוא מתאים יותר כי זה דורש דגימות יבש.
בדו ח זה, אנו להציג שיטה פשוטה ומהירה להכנת דגימות טיק עם צביעת Giemsa, להדגים כי טיק הוא מקור טוב יותר עבור ה-DNA לעומת דגימות FFPE.
Protocol
Representative Results
Discussion
במחקר זה, הצגנו שיטה חלופית להשגת גידול הדנ א של דגימות פתולוגיים קליניים באמצעות טיק. טיק ההכנה היא פשוטה מאוד וזקוק בפחות זמן לעומת שיטות FFPE, ללא הדרישה מכשירים מיוחדים10. כל ההליכים משלב הכנת טיק כדי מיצוי הדנ א יכולה להסתיים בתוך יומיים (איור 1). שיטה זו ובכך מ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו מודים כל הצוות הרפואי ואת נלווים של החולים ושל המטופלים על מסכים להשתתף. אנו מודים גבריאל לבן וולף, PhD, מקבוצת Edanz (www.edanzediting.com/ac) עבור עריכת טיוטה של דו ח זה. מחקר זה נתמך על ידי מענק הסיוע פרויקט מחקר הגנום של פריפקטורה של יאמאנאשי (י. ח, שיטת הפעולה), מענק מ של יאסאדה רפואי קרן (י. ח).
Materials
| FINE FROST white20 micro slide glass | Matsunami Glass ind, Ltd | SFF-011 | |
| Arcturus PEN Membrane Glass Slides | Thermo Fisher Scientific | LCM0522 | |
| Cyto Quick A solution | Muto Pure Chemicals | 20571 | |
| Cyto Quick B solution | Muto Pure Chemicals | 20581 | |
| May-Grunwald Solution | Muto Pure Chemicals | 15053 | |
| Giemsa solution | Muto Pure Chemicals | 15002 | |
| QIAamp DNA FFPE tissue kit | Qiagen | 56404 | |
| TaqMan Fast Advanced Master Mix | Thermo Fisher Scientific | 4444557 | |
| TaqMan RNase P Detection Reagents Kit | Thermo Fisher Scientific | 4316831 | |
| TaqMan Assay from FFPE DNA QC Assay v2 | Thermo Fisher Scientific | 4324034 | |
| MicroAmp Fast Optical 96-Well Reaction Plate | Thermo Fisher Scientific | 4346907 | |
| MicroAmp optical Adhesive Film | Thermo Fisher Scientific | 4311971 | |
| MicroMixer E36 | TITEC | 0027765-000 | |
| ViiA 7 Real-Time PCR System | Thermo Fisher Scientific | VIIA7-03 | |
| Himac CF16RXII | Hitachi-koki | CF16RII | |
| Ion Library TaqMan Quantitation Kit | Thermo Fisher Scientific | 4468802 | |
| Ion AmpliSeq Cancer Hotspot Panel v2 | Thermo Fisher Scientific | 4475346 | |
| Ion AmpliSeq Library Kit 2.0 | Thermo Fisher Scientific | 4480442 | |
| Ion Xpress Barcode Adapters 1-16 Kit | Thermo Fisher Scientific | 4471250 | |
| Ion PGM Hi-Q View Sequencing Kit (200 base) | Thermo Fisher Scientific | A30044 | |
| Ion Chef System | Thermo Fisher Scientific | 4484177 | |
| Veriti 96-well Thermal Cycler | Thermo Fisher Scientific | Veriti200 | |
| Ion 318 Chip Kit v2 BC | Thermo Fisher Scientific | 4488150 | |
| Ion PGM System | Thermo Fisher Scientific | PGM11-001 | |
| Ion PGM Wash 2 Bottle kit | Thermo Fisher Scientific | A25591 | |
| Agencourt™ AMPure™ XP Kit | Beckman Coulter | A63881 | |
| 16-position Magnetic Stand | Thermo Fisher Scientific | 4457858 | |
| Nonstick, RNase-free Microfuge Tubes, 1.5 mL (Low binding tube) | Thermo Fisher Scientific | AM12450 | |
| Nuclease-free water | Thermo Fisher Scientific | AM9938 | |
| MicroAmp™ Optical 96-well Reaction Plates | Thermo Fisher Scientific | 4306737 | |
| MicroAmp™ Clear Adhesive Film | Thermo Fisher Scientific | 4306311 | |
| Agencourt™ AMPure™ XP Kit | Beckman Coulter | A63881 | |
| Ethanol(99.5) | Nacalai Tesque | 08948-25 | |
| Sodium hydroxide (10M) | Sigma | 72068 | |
| DTU-Neo | TAITEC | 0063286-000 | |
| E-36 | TAITEC | 0027765-000 | |
| ECLIPSE Ci-L | Nikon | 704354 | |
| Pipet-Lite LTS Pipette L-2XLS+ | METTLER TOLEDO | 17014393 | |
| Pipet-Lite LTS Pipette L-10XLS+ | METTLER TOLEDO | 17014388 | |
| Pipet-Lite LTS Pipette L-20XLS+ | METTLER TOLEDO | 17014392 | |
| Pipet-Lite LTS Pipette L-100XLS+ | METTLER TOLEDO | 17014384 | |
| Pipet-Lite LTS Pipette L-200XLS+ | METTLER TOLEDO | 17014391 | |
| Pipet-Lite LTS Pipette L-1000XLS+ | METTLER TOLEDO | 17014382 | |
| petit-change | WAKEN | MODEL8864 | Mini centrifuge |
| petit-incubator | WAKEN | WKN-2290 | Air incubator |
| SensiCare Powder-free Nitrile Exam Gloves | MEDLINE | SEM486802 | |
| Sterile gauze | Osaki | 11138 | |
| Refrigerator MediCool | SANYO | MPR-312DCN-PJ | |
| FEATHER TRIMMING BLAD | FEATHER | No.130 | |
| FEATHER TRIMMING BLAD | FEATHER | No.260 | |
| FEATHER S | FEATHER | FA-10 | |
| Vortex Genius 3 | IKA | 41-0458 | Vortex mixer |
| Pincette | NATSUME | A-5 | |
| 1.5 mL microtube | BIOBIK | RC-0150 |
References
- Vogelstein, B., Kinzler, K. W. The Path to Cancer – Three Strikes and You’re Out. N Engl J Med. 373 (20), 1895-1898 (2015).
- Weinstein, J. N., et al. The cancer genome atlas pan-cancer analysis project. Nat. Genet. 45 (10), 1113-1120 (2013).
- Nagasaki, M., et al. Rare variant discovery by deep whole-genome sequencing of 1,070 Japanese individuals. Nat Commun. 6 (8018), (2015).
- Vogelstein, B., et al. Cancer genome landscapes. Science. 339 (6127), 1546-1558 (2013).
- Zehir, A., et al. Mutational landscape of metastatic cancer revealed from prospective clinical sequencing of 10,000 patients. Nat Med. 23 (6), 703-713 (2017).
- Garraway, L. A., Lander, E. S. Lessons from the cancer genome. Cell. 53 (1), 17-37 (2013).
- Chalkley, R., Hunter, C. Histone-histone propinquity by aldehyde fixation of chromatin. Proc Natl Acad Sci U S A. 72 (4), 1304-1308 (1975).
- Ben-Ezra, J., Johnson, D. A., Rossi, J., Cook, N., Wu, A. Effect of fixation on the amplification of nucleic acids from paraffin-embedded material by the polymerase chain reaction. J Histochem Cytochem. 39 (3), 351-354 (1991).
- Srinivasan, M., Sedmak, D., Jewell, S. Effect of fixatives and tissue processing on the content and integrity of nucleic acids. Am.J.Pathol. 161 (6), 1961-1971 (2002).
- Adhya, A. K., Mohanty, R. Utility of touch imprint cytology in the preoperative diagnosis of malignancy in low resource setting. Diagn Cytopathol. 45 (6), 507-512 (2017).
- Lumachi, F., Marino, F., Zanella, S., Chiara, G. B., Basso, S. M. Touch Imprint Cytology and Frozen-section Analysis for Intraoperative Evaluation of Sentinel Nodes in Early Breast Cancer. Anticancer Research. 32 (8), 3523-3526 (2012).
- Sumiyoshi, K., et al. Usefulness of intraoperative touch smear cytology in breast-conserving surgery. Exp Ther Med. 1 (4), 641-645 (2012).
- Amemiya, K., et al. Touch imprint cytology with massively parallel sequencing (TIC-seq): a simple and rapid method to snapshot genetic alterations in tumors. Cancer Med. 5 (12), 3426-3436 (2016).
- Goto, T., et al. Mutational analysis of multiple lung cancers: Discrimination between primary and metastatic lung cancers by genomic profile. Oncotarget. 8 (19), 31133-31143 (2017).
- Goto, T., et al. Detection of tumor-derived DNA dispersed in the airway improves the diagnostic accuracy of bronchoscopy for lung cancer. Oncotarget. 8 (45), 79404-79413 (2017).
- Hirotsu, Y., et al. Targeted and exome sequencing identified somatic mutations in hepatocellular carcinoma. Hepatol Res. 46 (11), 1145-1151 (2016).
- Hirotsu, Y., et al. Comparison between two amplicon-based sequencing panels of different scales in the detection of somatic mutations associated with gastric cancer. BMC Genomics. 17 (1), 833 (2016).
- Hirotsu, Y., et al. Intrinsic HER2 V777L mutation mediates resistance to trastuzumab in a breast cancer patient. Med Oncol. 34 (1), 3 (2017).
- Hirotsu, Y., et al. Detection of BRCA1 and BRCA2 germline mutations in Japanese population using next-generation sequencing. Mol Genet Genomic Med. 3 (2), 121-129 (2015).
- Hirotsu, Y., et al. Multigene panel analysis identified germline mutations of DNA repair genes in breast and ovarian cancer. Mol Genet Genomic Med. 3 (5), 459-466 (2015).
- Lièvre, A., et al. KRAS mutation status is predictive of response to cetuximab therapy in colorectal cancer. Cancer Res. 66 (8), 3992-3995 (2006).
- Mok, T. S., et al. Osimertinib or Platinum-Pemetrexed in EGFR T790M-Positive Lung Cancer. N Engl J Med. 376 (7), 629-640 (2017).
- Wong, S. Q., et al. Targeted-capture massively-parallel sequencing enables robust detection of clinically informative mutations from formalin-fixed tumours. Sci rep. 13 (3), 3493 (2013).
- Wong, S. Q., et al. Sequence artefacts in a prospective series of formalin-fixed tumours tested for mutations in hotspot regions by massively parallel sequencing. BMC Med Genomics. 13 (7), 23 (2014).
