שיפור האמינות הביו-בנקאית של גידול הערמונית באמצעות טכניקת דגימה משופרת ואפיון היסטולוגי
Summary
פרוטוקול זה מתאר שיטה להקל על איסוף דגימות מדגימות כריתת ערמונית רדיקלית. המטרה היא למפות, לאפיין ולנתח במיקרו-מאקרו דגימות רקמה מהדגימות על סמך קריטריונים אנטומופתולוגיים לפני אחסונן בביובנק.
Abstract
רכישת דגימות רקמת גידול טריות ומאופיינות היטב היא קריטית לביצוע מחקרי “אומיקס” איכותיים. עם זאת, זה יכול להיות מאתגר במיוחד בהקשר של סרטן הערמונית (PC) בשל האופי הייחודי של איבר זה ואת ההטרוגניות הגבוהה הקשורים גידול זה. מצד שני, אפיון היסטופתולוגי של דגימות לפני אחסונן מבלי לגרום לשינויים משמעותיים ברקמה הוא גם אתגר מסקרן. במסגרת זו אנו מציגים שיטה חדשה לרכישה, מיפוי, אפיון וניתוח מיקרו של רקמת ערמונית מנותחת על פי קריטריונים אנטומופתולוגיים.
בניגוד לפרוטוקולים שפורסמו בעבר, שיטה זו מפחיתה את הזמן הדרוש לניתוח היסטופתולוגי של דגימת הערמונית מבלי לפגוע במבנה שלה, שהוא קריטי להערכת שולי הניתוח. יתר על כן, הוא מאפשר תיחום ודיסקציה מיקרו-מאקרו של דגימות רקמת ערמונית טריות, תוך התמקדות באזורים גידוליים היסטולוגיים המוגדרים על ידי קריטריונים פתולוגיים כגון ציון גליסון, נגעים מקדימים (neoplasia intraepithelial intraepithelial בדרגה גבוהה – PIN), ונגעים דלקתיים (prostatitis). דגימות אלה מאוחסנות לאחר מכן בביובנק לצורך ניתוחי מחקר עוקבים.
Introduction
סרטן הערמונית (PC) הוא הסרטןהשני בשכיחותו בקרב גברים וגורם המוות המובילהחמישי בעולם1. הטיפול והפרוגנוזה של המטופל תלויים בבימוי ובדירוג (ציון גליסון) של הגידול, כפי שמעידים שיעורי ההישרדות הגבוהים יותר של 5 שנים של גידולים מקומיים ונמוכים (דירוג גליסון 6) (99%) בהשוואה לציוני גליסון גבוהים וגידולים גרורתיים (31%)2.
הישנות מקומית של PC וכישלון טיפול נקשרו להטרוגניות הגנטית הגבוהה האופיינית של גידול זה מסוג3. בנוסף, PC נחשבת למחלה מולטיפוקלית עם מספר מוקדי גידול בעלי מאפיינים מורפולוגיים, היסטולוגיים ומולקולריים שונים4, אשר עשויים לנבוע באופן עצמאי או לנבוע מאב קדמון משותף של תאי גידול5. מחקרים קודמים הראו כי התפתחות הגידול שונה בין חולים בהתבסס על מניעים גנטיים ספציפיים שיכולים לקדם גרורות או להגביל את שושלת התאים לערמונית5. לכן, אפיון מולקולרי של מוקדי הגידול השונים חיוני לא רק למתן אבחנה ופרוגנוזה מדויקות יותר, אלא גם להתאמת טיפול יעיל ומותאם אישית לחולה.
בהקשר זה, המחקר הביו-רפואי וגישות מולטי-אומיקה אינטגרטיביות מציעים הזדמנויות חסרות תקדים לסווג סרטן לתת-סוגים שונים, לזהות סמנים ביולוגיים אבחוניים ופרוגנוסטיים ולגלות סמנים הקשורים לתגובה לטיפול. יתר על כן, גישות אלה תורמות להבנה טובה יותר של הביולוגיה של מחלה זו 6,7. דגימות ביולוגיות, בין אם רקמות או נוזלים ביולוגיים, ניתנות לניתוח באמצעות פלטפורמות מולטי-אומיות שונות (גנומיקה, תעתוק, פרוטאומיקה, מטבולומיקה וכו ‘) כדי לחשוף את התכונות הביולוגיות העומדות בבסיס הפתופיזיולוגיה של הסרטן, ובכך להתמודד עם המגבלות הנוכחיות הקשורות להטרוגניות גנטית ופנוטיפית6. עם זאת, חשוב לקחת בחשבון כי איכות הנתונים הנגזרים ממחקרי אומיקס תלויה באיכות הדגימות שנאספו מגידולים, אפיונן המדויק ועיבודן ואחסונןלאחר מכן 8.
בהקשר זה, השגת רקמת PC טרייה למחקר מציבה אתגר מתודולוגי בשל הקושי בדגימה מוצלחת של הגידול9. שיטות קודמות כללו דגימה אקראית לאחר כריתה רדיקלית של הערמונית, שהניבה תוצאות גרועות10. עם זאת, גישות עדכניות יותר משלבות פרוטוקולים ממוקדים המבוססים הן על דימות תהודה מגנטית (MRI) והן על נתוני ביופסיה, וכתוצאה מכך יעילות משופרת באיסוף דגימות הגידול11.
מצד שני, אפיון היסטופתולוגי של דגימות לפני אחסונן ללא שינוי משמעותי ברקמה מציב גם הוא אתגר מעניין. כתוצאה מכך, במקרים רבים, הקביעה ההיסטופתולוגית של הדגימות מתבצעת לאחר ניתוחן (למשל, HR 1H NMR metabolomic analysis)12. פרקטיקה זו כרוכה בהוצאות מיותרות, צריכת זמן ואובדן של מספר משמעותי של דגימות שבסופו של דבר אינן נכללות בניתוח (למשל, דגימות שלאחר ניתוח היסטופתולוגי מתבררות כלא דגימות גידול). במקרים אחרים, האפיון ההיסטופתולוגי של הדגימות מתבצע לפני ניתוחן. למעשה, כמה מחקרים קודמים ניסו לתקנן שיטות למתן דגימות מחקר מייצגות באיכות גבוהה מדגימות כריתת ערמונית רדיקלית עבור גנומיקה ומטבוליקה13,14. עם זאת, יעילות הדגימה גבוהה משמעותית כאשר היא מבוצעת מקטעים שכבר אושרו היסטולוגית (88%) המשבשים את הרקמה, בהשוואה כאשר היא מבוצעת מקטעים לא מאושרים (45%)1.
כאן, מתודולוגיה חדשה מוצגת כדי להתגבר על מגבלות אלה, במטרה להשיג דגימות PC טריות ומאופיינות היטב לפני אחסון בביובנק. שיטה זו פותחה באמצעות מאמצים משותפים בין שירותים קליניים שונים (אורולוגיה, פתולוגיה וביובנק בית החולים לה פה). חשוב להדגיש כי ביובנקים ממלאים תפקיד חיוני באיסוף, עיבוד, שימור ואחסון של דגימות ביולוגיות תוך הבטחת האיכות הגבוהה של דגימות ונתונים, כמו גם עמידה בדרישות אתיות ומשפטיות 8,15,16.
Protocol
Representative Results
Discussion
בכל מחקר, השגת דגימות איכותיות היא דרישה חיונית להפחתת הטיות שיטתיות ולהשגת תוצאות אמינות22. לכן, יש לקחת בחשבון בקרה על משתנים פרה-אנליטיים כגון הטמפרטורה שבה הדגימות מעובדות ומאוחסנות, הזמן שחלף מאיסוף הדגימות ועד לאחסון, השימוש בחומרים מעוקרים או ההשפעות שיכולות להיות להו?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
א.ל. מאשר חוזה פוסט-דוקטורט “מרגריטה סאלאס” (מספר 21-076), ו-MAM-T חוזה מחקר “מריה זמבראנו” (מספר MAZ/2021/03 UP2021-021). שני החוזים מומנו על ידי האיחוד האירופי – הדור הבא של האיחוד האירופי.
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).
