Method Article
يتم وصف استخدام نهج قائم على الحمض النووي الريبي لتحديد الملامح المناعية الكمية لأنسجة الأورام الصلبة والاستفادة من الأتراب السريرية لاكتشاف العلامات الحيوية المناعية للأورام من خلال بروتوكولات الجزيئية والمعلوماتية.
تظهر العلاجات المناعية وعدًا في علاج مرضى الأورام ، ولكن التغايرية المعقدة للبيئة الدقيقة للورم تجعل التنبؤ باستجابة العلاج أمرًا صعبًا. وقد ثبت أن القدرة على حل التجمعات النسبية للخلايا المناعية الموجودة في وحول أنسجة الورم ذات صلة سريرية بفهم الاستجابة ، ولكنها محدودة بالتقنيات التقليدية مثل قياس التدفق الخلوي والكيمياء المناعية ( المدينة العالمية للخدمات الإنسانية)، نظرا لكمية كبيرة من الأنسجة المطلوبة، وعدم وجود علامات دقيقة نوع الخلية، والعديد من العقبات التقنية واللوجستية. واحد من الاختبارات (على سبيل المثال، والمناعية المناعة التنميط الاختبارات) يتغلب على هذه التحديات من خلال استيعاب كل من كميات صغيرة من الجيش الملكي النيبالي والحمض النووي الريبي المتدهورة للغاية، والسمات المشتركة للحمض النووي الريبي المستخرجة من الأنسجة الورم الصلبة المحفوظة سريريا. يتم الوصول إلى الاختبار من خلال مجموعة عوامل الكاشف والمعلوماتية المستندة إلى السحابة التي توفر حلًا كميًا عالي الإنتاجية للتنميط المناعي لمنصات تسلسل Illumina. يبدأ الباحثون ببضعة أقسام قليلة من البارافين المثبتة المثبتة (FFPE) الأنسجة أو 20-40 نانوغرام من إجمالي الحمض النووي الريبي (اعتمادا على جودة العينة)، والبروتوكول يولد تقرير الشخصية المناعية تحديد ثمانية أنواع الخلايا المناعية والهروب المناعي عشرة الجينات ، والتقاط وجهة نظر كاملة من microenvironment الورم. ولا يلزم إجراء تحليل إضافي للمعلوماتية الحيوية للاستفادة من البيانات الناتجة. مع الأفواج عينة المناسبة، يمكن أيضا استخدام البروتوكول لتحديد المؤشرات الحيوية ذات دلالة إحصائية ضمن السكان المرضى ذات الأهمية.
القياس الكمي للخلايا الليمفاوية المتسللة للورم (TILs) والجزيئات الأخرى ذات الصلة بالمناعة في الفورمالين الثابتة والبارافين المضمنة (FFPE) أظهرت عينات الأنسجة البشرية للورم الصلب قيمة في البحوث السريرية1،2،3. التقنيات الشائعة مثل قياس التدفق الخلوي وتسلسل الحمض الريبي النووي أحادي الخلية (RNA) مفيدة للأنسجة الطازجة والدم4، ولكنها غير مناسبة لتحليل مواد FFPE بسبب عدم القدرة على إنشاء تعليق خلية قابلة للحياة. الأساليب الحالية التي تم استخدامها لتحديد هذه الخلايا في أنسجة FFPE تعاني من تحديات كبيرة. تتطلب الكيمياء المناعية (IHC) وغيرها من مهام سير العمل التصويرية المماثلة أجسامًا مضادة محددة للكشف عن بروتينات سطح الخلية ، والتي قد يكون من الصعب توحيدها عبر المختبرات لتمكين القياس الكمي القابل للتكرار5. منصات مثل نظام nCounter تعتمد على التعبير عن جينات واحدة لتحديد الخلايا المناعية الرئيسية6، والحد من حساسية وخصوصية الكشف. أكثر عام أساليب تسلسل الجيش الملكي النيبالي، إلى جانب أدوات البرمجيات المستقلة، متوفرة ولكن تتطلب التحسين والتحقق من الصحة كبيرة قبل استخدام7،8،9،10،11،12. وقد أظهرت التطورات الأخيرة في الجمع بين الميكروديس التقاط الليزر (LCM) مع تسلسل الحمض النووي الريبي لأنسجة FFPE واعدة; ومع ذلك ، مطلوب حل تسليم المفتاح أكثر إنتاجية للدراسات الانتقالية التي تهدف إلى تحديد المؤشرات الحيوية القوية13،14. أساليب توليد المؤشرات الحيوية متعددة الأبعاد، مثل النمذجة المناعية التنبؤية، التي تحدد أفواج المرضى بما في ذلك المستجيبين العلاج، والأنواع الفرعية للسرطان، أو نتائج البقاء على قيد الحياة مع دقة تنبؤية عالية وأهمية إحصائية أصبحت ذات أهمية متزايدة في عصر الطب الدقيق والعلاج المناعي15،16.
ولتلبية هذه الحاجة، تم تطوير فحص التنميط المناعي لتمكين التحديد الكمي الحساس والمحدد للخلايا المناعية في أنسجة FFPE الورم الصلبة باستخدام الكواشف الموحدة لتسلسل الحمض النووي الريبي والمعلوماتية المستندة إلى السحابة. بالإضافة إلى استيعاب الحمض النووي الريبي المتدهور من أنسجة FFPE ، فإن البروتوكول قادر على استيعاب الحمض النووي الريبي المشتق من عينات الأنسجة الحدية مثل خزعات الإبر الأساسية ، واستنشاق الإبر ، والأنسجة المجهرية أو الكلية. تتم مقارنة بيانات الحمض النووي الريبي من كل عينة بقاعدة بيانات لنماذج التعبير الجيني للخلايا المناعية، تسمى نماذج التعبير الصحي المناعي، لتحديد الخلايا المناعية كنسبة مئوية من إجمالي الخلايا الموجودة في العينة. باختصار ، تم بناء هذه النماذج باستخدام أساليب التعلم الآلي لتحديد أنماط التعبير الفريدة متعددة الأعراق من بيانات النسخ الكامل الناتجة عن مجموعات الخلايا المناعية النقية (معزولة باستخدام علامات سطح الخلية الكنسية)17،18. نماذج التعبير الصحي متعددة الأبعاد الكامنة وراء التكنولوجيا تمكن من فحص لتحديد كل خلية مناعية في المئة من مجموع الخلايا الموجودة في خليط غير متجانس. وهذا يمكّن الباحث من إنشاء مقارنات بين الخلايا المناعية وداخل العينة ، والتي ثبت أن لها قيمة سريرية19،20. وتشمل التطبيقات الأخرى القياس الكمي للاستجابة المناعية قبل وبعد العلاج، كما هو موضح في النتائج التمثيلية. تقارير عن دراسة سمات متعددة من السياقات المناعية للورم والبيئة الدقيقة للورم بما في ذلك النسب المئوية المطلقة من ثمانية أنواع الخلايا المناعية (المستمدة من نماذج التعبير الجيني): CD4+ الخلايا T، CD8+ الخلايا التائية، CD56+ الخلايا القاتلة الطبيعية، CD19+ B الخلايا، CD14+ monocytes، Tregs، M1 الضامة، وM2 الضامة. بالإضافة إلى ذلك، تقارير النسخة المحددة التعبير (في النصوص لكل مليون، أو TPM) من عشر جينات الهروب المناعي: PD-1، PD-L1، CTLA4، OX40، TIM-3، BTLA، ICOS، CD47، IDO1، و ARG1.
يتم استخدام مجموعة الكاشف لجعل المكتبات عالية الجودة جاهزة للتسلسل على منصة Illumina باتباع طريقة إعداد مكتبة هجينة تعتمد على الالتقاط ، كما هو موضح في الشكل 1. إذا لم يكن لدى الباحث منصة تسلسل Illumina في مختبره ، فقد يقدم عيناته إلى مختبر أساسي للتسلسل. وبمجرد توليدها، يتم تحميل بيانات التسلسل إلى بوابة Prism لتحليلها آليًا، ويتم إرجاع ملف تعريف كمي شامل لكل عينة فردية، في شكل تقرير المناعة(الشكل 2A)،إلى المستخدم. يمكن للمستخدمين أيضًا تعريف مجموعات العينات في بوابة Prism لإنشاء تقرير العلامات الحيوية(الشكل 2B)، مع تسليط الضوء على المؤشرات الحيوية ذات الأهمية الإحصائية التي تميز مجموعتين من المرضى. والأهم من ذلك أن البيانات التي تم إنشاؤها بواسطة مجموعة الكاشف هي للاستخدام البحثي فقط ولا يجوز استخدامها لأغراض التشخيص.
الشكل 1: نظرة عامة على سير العمل. في هذا البروتوكول، يتم تحويل الحمض النووي الريبي أولاً إلى cDNA. يتم ربط محولات التسلسل ، ويتم تضخيم cDNA المحول - ليغاتيد وباركوديد من قبل PCR لإنشاء مكتبة ما قبل الالتقاط. ثم يتم تهجين المجسات Biotinylated إلى أهداف cDNA محددة والتي يتم التقاطها بعد ذلك باستخدام حبات ستريبتافيفيسين. تتم إزالة cDNA غير المنضمة وغير المستهدفة عن طريق الغسيل. ينتج عن تخصيب PCR النهائي مكتبة ما بعد الالتقاط جاهزة للتسلسل. * يجب أن يكون مجموع الحمض النووي الريبي من عينات بشرية؛ قد تكون سليمة أو المتدهورة (FFPE) RNA. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: تقارير المناعة التمثيلية. يقوم سير العمل بإنشاء تقريرين، وتقرير مناعة فردي(A)لكل عينة تتم معالجتها، وتقرير علامة بيولوجية(B)لأفواج المرضى المحددة. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
يتطلب البروتوكول حوالي 16 ساعة من وقت التحضير (من إجمالي الحمض النووي الريبي إلى المكتبات الجاهزة للتسلسل)؛ ومع ذلك، هناك عدد من نقاط التوقف الاختيارية، كما هو موضح في البروتوكول. والمواد النظرية تستخدم الطبيعة الغنية والديناميكية للنسخ للإنتقال من المؤشرات الحيوية أحادية التدليل إلى نماذج التعبير الجيني المتعدد الأبعاد، مما يتيح التوصيف البيولوجي الشامل لعينات الأنسجة مع توحيد الكواشف وأدوات البرمجيات سهلة الاستخدام. فهو يمكّن الباحثين من استخدام التكنولوجيا المعاصرة في مختبرهم الخاص، من خلال الاستفادة من التعلم الآلي وقاعدة بيانات لنماذج التعبير الصحي لاشتقاق ملامح مناعية كمية أكثر دقة للعينات السريرية الثمينة، واكتشاف المؤشرات الحيوية المتعددة الأبعاد للحمض النووي الريبي مع التحليل الإحصائي الكامل.
تم شراء عينات الأنسجة البشرية المستخدمة في النتائج التمثيلية الموضحة هنا من كيان ذي سمعة طيبة (مجموعة تريستار للتكنولوجيا) ولديها موافقة مستنيرة من المانحين تسمح بإجراء البحوث الأكاديمية والتجارية ، وكذلك الموافقة من أخلاقي مختص اللجنه.
الجزء الأول: إعداد المكتبة قبل الالتقاط
1. الحمض النووي الريبي القياس والتأهيل
2. تجزئة الجيش الملكي النيبالي وفتيلة
تجزئة وفتيلة ميكس | حجم (μL) |
الحمض النووي الريبي (RNA) سليم أو متدهور جزئيًا (20 نانوغرام) | 5 |
أول خصلة توليف التفاعل العازلة | 4 |
التمهيديات العشوائية | 1 |
إجمالي الحجم | 10 |
الجدول 1: التجزئة وفتيلة رد فعل لرنا عالية الجودة. وينبغي تجميع مكونات التجزئة وفتيلة رد فعل لرنا عالية الجودة ومختلطة على الجليد وفقا لأحجام المعروضة. ويمكن إجراء مزيج رئيسي من أول حبلا توليف العازلة رد فعل والتمهيديعشوائية وإضافتها إلى عينات الجيش الملكي النيبالي.
فتيلة رد فعل | حجم (μL) |
FFPE RNA (40 نانوغرام) | 5 |
التمهيديات العشوائية | 1 |
إجمالي الحجم | 6 |
الجدول 2: رد فعل فتيلة عشوائية لالحمض النووي الريبي المتدهورة للغاية. وينبغي تجميع مكونات رد الفعل فتيلة لالحمض النووي الريبي المتدهورة للغاية على الجليد في أنبوب PCR خالية من nuclease.
3. أول ستراند cDNA التوليف
أول توليف ستراند | حجم (μL) |
الجيش الملكي النيبالي مجزأة والتمهيدية (الخطوة 2.1.3) | 10 |
أول تلافي التوليف خصوصية الكاشف | 8 |
أول إنزيم إنزيم تخليق خلاب | 2 |
إجمالي الحجم | 20 |
الجدول 3: أول تفاعل توليف ستراند لرنا عالية الجودة. وينبغي تجميع مكونات التجزئة وفتيلة رد فعل لرنا عالية الجودة ومختلطة على الجليد وفقا لأحجام معينة. يمكن إجراء مزيج رئيسي من كاشف خصوصية التوليف الأول من ستراند وأول إنزيم توليف خلاب وإضافته إلى عينات الحمض النووي الريبي مجزأة وتستعد.
أول توليف ستراند | حجم (μL) |
الجيش الملكي النيبالي التمهيدي (الخطوة 2.2.3) | 6 |
أول خصلة توليف التفاعل العازلة | 4 |
أول كاشف خصوصية ستراند | 8 |
أول إنزيم إنزيم تخليق خلاب | 2 |
إجمالي الحجم | 20 |
الجدول 4: أول تفاعل توليف ستراند لالحمض النووي الريبي المتدهور ة للغاية. وينبغي تجميع مكونات التجزؤ وفتيلة رد فعل لالحمض النووي الريبي المتدهورة للغاية ومختلطة على الجليد وفقا لأحجام المعروضة. يمكن إجراء مزيج رئيسي من أول خاصية التوليف العازلة التفاعل، أول خاصية التوليف حبلا، وأول توليف انزيم مزيج حبلا وإضافتها إلى عينات الجيش الملكي النيبالي تستعد.
4. أول حضانة التوليف ستراند
5. الثاني ستراند cDNA التوليف
رد فعل توليف ستراند الثاني | حجم (μL) |
أول منتج توليف ستراند (الخطوة 4.1) | 20 |
ثاني حبلا توليف التفاعل العازلة | 8 |
الثاني حبلا توليف مزيج انزيم | 4 |
مياه خالية من Nuclease | 48 |
إجمالي الحجم | 80 |
الجدول 5: رد الفعل التوليفي الثاني للخلاب. وينبغي تجميع مكونات التفاعل التوليف cDNA حبلا الثانية ومختلطة على الجليد وفقا لأحجام المعروضة. يمكن إجراء مزيج رئيسي من العازلة التفاعل التوليف ستراند الثاني، الثاني إنزيم التوليف حبلا، والمياه خالية من Nuclease وإضافتها إلى المنتج التوليف ستراند الأول.
6. cDNA تنظيف باستخدام SPRI (المرحلة الصلبة قابل للإلغاء تجميد) الخرز
7. إنهاء إصلاح مكتبة cDNA
نهاية رد فعل إصلاح | حجم (μL) |
المنتج الثاني لتوليف خلائل (الخطوة 6.8) | 50 |
إنهاء إصلاح رد فعل المخزن المؤقت | 7 |
نهاية إصلاح مزيج انزيم | 3 |
إجمالي الحجم | 60 |
الجدول 6: رد فعل إصلاح نهاية. وينبغي تجميع مكونات رد فعل إصلاح نهاية ومختلطة على الجليد وفقا لأحجام المعروضة. يمكن إجراء مزيج رئيسي من العازلة رد فعل إصلاح نهاية ونهاية إصلاح مزيج انزيم وإضافتها إلى المنتج التوليف ستراند الثاني.
8. ربط المحول
تخفيف الربط | حجم (μL) |
محول | 0.5 |
محول تخفيف المخزن المؤقت | 2 |
إجمالي الحجم | 2.5 |
الجدول 7: تخفيف المحول. يجب تخفيف المحول على الجليد مع محول تخفيف المخزن المؤقت وفقا لأحجام المعروضة.
رد فعل الربط | حجم (μL) |
إنهاء الحمض النووي الجاهز (الخطوة 7.3) | 60 |
محول مخفف (الخطوة 8.1) | 2.5 |
محسن الربط | 1 |
ربط ميكس الرئيسي | 30 |
إجمالي الحجم | 93.5 |
الجدول 8: رد فعل الربط. يجب تجميع مكونات تفاعل ربط المحول على الجليد وفقًا للمجلدات الموضحة بالترتيب المبين. يمكن إجراء مزيج رئيسي من محسن الربط وخلط ماجستير الربط وإضافتهإلى نهاية الإعداد الحمض النووي مع محول المخفف. لا تخلط محول المخفف وخلط ماجستير ربط أو محسن ربط قبل خلط مع نهاية الجاهزة الحمض النووي.
9. تنقية رد فعل الربط باستخدام SPRI Neads
10. تخصيب PCR من الحمض النووي محول Ligated
تخصيب PCR | حجم (μL) |
محول الدنا المنقّد (الخطوة 10.1) | 15 |
مزيج ماجستير ما قبل التقاط PCR | 25 |
جهاز التهيّز العالمي PCR | 5 |
دليل (X) التمهيدي | 5 |
إجمالي الحجم | 50 |
الجدول 9: تخصيب PCR من الحمض النووي المحول. وينبغي تجميع مكونات تخصيب PCR من تفاعل الحمض النووي المحول ومختلطة على الجليد وفقا لأحجام المعروضة. يمكن إجراء مزيج رئيسي من مزيج ماجستير ماجستير ما قبل التقاط PCR والتمهيدي PCR العالمي وإضافتها إلى الحمض النووي محول ligated. بالنسبة للتسلسل متعدد المضاعف، يجب إعطاء كل عينة دليل فهرس فريد.
11. تنقية رد فعل PCR باستخدام الخرز SPRI
12. التحقق من صحة وتحديد مكتبة ما قبل الالتقاط
الجزء الثاني: التهجين والالتقاط
13. الجمع بين حجب Oligos، سرير 1 الحمض النووي، قبل التقاط الحمض النووي المكتبة، والجافة
كاشف | الكمية/الحجم |
مكتبة الباركود من الخطوة 10.10 | 200 نانوغرام |
الحمض النووي Cot-1 | 2 ميكروغرام |
حجب أوليجوس | 2 ميكرولتر |
الجدول 10: إعداد التهجين والتجفيف. وينبغي تجميع المكونات التي يتعين دمجها لتجفيف المكتبات استعدادا للتهجين وفقا للكميات المبينة.
14. هجين مسابس التقاط الحمض النووي مع المكتبة
مزيج رئيسي تهجين | حجم (μL) |
المخزن المؤقت التهجين | 8.5 |
محسن المخزن المؤقت التهجين | 2.7 |
لوحة مسبار ImmunoPrism | 5 |
مياه خالية من Nuclease | 0.8 |
إجمالي الحجم | 17 |
الجدول 11: مزيج التهجين الرئيسي. وينبغي تجميع مكونات مزيج الرئيسي التهجين ومختلطة في درجة حرارة الغرفة وفقا لأحجام المعروضة.
15. إعداد مخازن غسل
ملاحظة: يتم توفير مخازن الغسيل كحلول مركزة بقيمة 2x (Bead Wash Buffer) أو 10x (كافة مخازن الغسيل الأخرى).
غسل المخازن المؤقتة | المخزن المؤقت المركز (μL) | مياه خالية من Nuclease (μL) | المجموع (ميكرولتر) |
العازلة غسل بزة | 150 | 150 | 300 |
غسل المخزن المؤقت 1 | 25 | 225 | 250 |
غسل المخزن المؤقت 2 | 15 | 135 | 150 |
غسل المخزن المؤقت 3 | 15 | 135 | 150 |
حاجز غسيل صارم | 30 | 270 | 300 |
الجدول 12: غسل تخفيف المخزن المؤقت. يجب تخفيف مخازن غسل التركيز بالماء الخالي من nuclease في درجة حرارة الغرفة وفقًا للأحجام المعروضة.
غسل المخازن المؤقتة | عقد درجة الحرارة | حجم / أنبوب (μL) | عدد الأنابيب / العينة |
العازلة غسل بزة | RT (15-25 درجة مئوية) | 100 | 3 |
غسل المخزن المؤقت 1 | 65 درجة مئوية | 100 | 1 |
غسل المخزن المؤقت 1 | RT (15-25 درجة مئوية) | 150 | 1 |
غسل المخزن المؤقت 2 | RT (15-25 درجة مئوية) | 150 | 1 |
غسل المخزن المؤقت 3 | RT (15-25 درجة مئوية) | 150 | 1 |
حاجز غسيل صارم | 65 درجة مئوية | 150 | 2 |
الجدول 13: مخازن الغسيل المخففة. وينبغي أن يكون aliquoted المخازن المؤقتة غسل المخفف في أنابيب منفصلة وفقا لأحجام وعدد من الأنابيب لكل عينة هو مبين. يجب أن تعقد مخازن الغسيل في درجة الحرارة المشار لها قبل الاستخدام.
مزيج إعادة التعليق بخرز | حجم (μL) |
المخزن المؤقت التهجين | 8.5 |
محسن المخزن المؤقت التهجين | 2.7 |
مياه خالية من Nuclease | 5.8 |
إجمالي الحجم | 17 |
الجدول 14: مزيج إعادة تعليق ببُد. وينبغي تجميع مكونات ميكس إعادة تعليق خرز ومختلطة في درجة حرارة الغرفة وفقا لأحجام المعروضة.
16. إعداد الخرز ستريبتافيفيالدين
17. ربط الهدف الهجين إلى الخرز ستريبتفيفيالدين
18. غسل Streptavidin الخرز لإزالة الحمض النووي غير المنضم
19. إجراء إثراء نهائي، بعد التقاط PCR
مكون ميكس ماجستير ما بعد التقاط PCR | حجم (μL) |
ما بعد التقاط PCR MasterMix | 25 |
مزيج التمهيدي ما بعد التقاط PCR | 1.25 |
مياه خالية من Nuclease | 3.75 |
إجمالي الحجم | 30 |
الجدول 15: مزيج ماجستير ما بعد التقاط PCR. وينبغي تجميع مكونات ما بعد التقاط PCR ميكس الرئيسي ومختلطة على الجليد وفقا لأحجام المعروضة.
20. تنقية شظايا ما بعد التقاط PCR
21. التحقق من صحة المكتبة وقياسها كميا
22 - التسلسل على منصة التسلسل
23. تحليل البيانات التسلسل لتوليد ملامح المناعة واكتشاف المؤشرات الحيوية مع بوابة بريزم ، وهي أداة المعلوماتية القائمة على السحابة
هناك عدد من نقاط التفتيش في جميع أنحاء البروتوكول التي تمكن المستخدم من تقييم نوعية وكمية المواد التي تم إنشاؤها. بعد الخطوة 12 الموضحة في البروتوكول ، يتم إنشاء مخطط كهربي كما هو موضح في الشكل 3، ممثل مكتبة نموذجية قبل الالتقاط لعينة الحمض النووي الريبي سليمة (RIN = 7.8).
الشكل 3: نموذجي قبل التقاط مكتبة Bioanalyzer تتبع لعينة الحمض النووي الريبي سليمة. تظهر مكتبات ما قبل الالتقاط كذروة واسعة حول 250-400 زوج أساسي (bp) في الحجم. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
وينبغي توخي الحذر لتجنب الإفراط في التضخيم، كما هو مبين في الذروة الثانية حول 1000 نقطة أساس كما هو مبين في الشكل 4، وهو مخطط كهربائي تمثيلي لمكتبة ما قبل الالتقاط تم إنشاؤها من عينة FFPE RNA (DV200 = 46). إذا كانت هذه الذروة صغيرة بالنسبة للذروة الرئيسية (حوالي 250-400 زوج أساسي (bp) ، كما هو موضح ) ، فإنها لن تتداخل مع الخطوات أو التحليل المصب. إذا كانت الذروة الثانية كبيرة بالنسبة إلى ذروة 250-400 bp ، يمكن إعادة صنع مكتبة ما قبل الالتقاط مع دورات أقل من PCR من أجل تقليل التضخيم.
الشكل 4: نموذجي قبل التقاط مكتبة Bioanalyzer تتبع لعينة الجيش الملكي النيبالي FFPE. والذروة الثانية التي تبلغ حوالي 000 1 نقطة أساس تشير إلى الإفراط في التضخيم. إذا كانت هذه الذروة صغيرة بالنسبة للذروة الرئيسية حول 250-400 نقطة أساس (كما هو موضح)، فإنها لن تتداخل مع الخطوات أو التحليل المصب. إذا كانت الذروة الثانية كبيرة بالنسبة إلى ذروة 250-400 bp ، يمكن إعادة صنع مكتبة ما قبل الالتقاط مع دورات أقل من PCR من أجل تقليل التضخيم المفرط. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
كما هو موضح في الخطوة 12.1.3، يجب تقييم وجود أجهزة التميّل لتحديد ما إذا كان التنظيف الإضافي ضروريًا. المخططات الكهربائية الموضحة في الشكل 5 تمثل غير مقبول(الشكل 5A، DV200 = 33) ومقبولة(الشكل 5B، DV200 = 46) مستويات محول خافت ، تظهر كذروة حادة حول 128 نقطة أساس.
الشكل 5: قبل التقاط مكتبة آثار Bioanalyzer. يظهر الديميتر المحول كذروة حادة حول 128 bp.(A)الخافتات المحولة المفرطة موجودة في هذا الرسم الكهربائي. (ب)يتم تصوير مستويات باهتة محول مقبولة في هذا التتبع. كلا آثار تظهر أدلة على التضخيم المفرط خفيفة، ولكن هذا لا ينبغي أن تتداخل مع اختبار ImmunoPrism. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
عند الانتهاء من البروتوكول ، قبل التسلسل ، يتم تقييم المكتبات النهائية مرة أخرى باستخدام الكهربائي الرقمي. المكتبات المصنوعة من الجيش الملكي النيبالي FFPE تميل إلى أن يكون أصغر حجم التوزيع من المكتبات المصنوعة من الحمض النووي الريبي سليمة. بالنسبة لعينات الحمض النووي الريبي سليمة، يجب أن تبدو التتبع الناتج مشابهة للشكل 6 (RIN = 9.5). بالنسبة للحمض النووي الريبي المتدهور أو FFPE، يجب أن يبدو التتبع الناتج مشابهًا للرقم 7 (DV200 = 36).
الشكل 6: نموذجي المكتبة النهائية تتبع Bioanalyzer لعينة الحمض النووي الريبي سليمة. تظهر المكتبات النهائية كذروة واسعة حول 250-400 زوج أساسي (bp) في الحجم. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 7: نموذجي المكتبة النهائية تتبع Bioanalyzer لعينة FFPE RNA. المكتبات المصنوعة من الجيش الملكي النيبالي FFPE تميل إلى أن يكون أصغر حجم التوزيع من المكتبات المصنوعة من الحمض النووي الريبي سليمة. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
كما هو موضح، يمكن تطبيق النتائج التي تم إنشاؤها باستخدام هذا البروتوكول بطريقتين رئيسيتين، كما هو موضح في الشكل 8.
الشكل 8: حالتا استخدام للبروتوكول. يتم تطبيق النتائج الناتجة عن هذا التحليل التنميط المناعي في اثنين من التطبيقات الانتقالية الرئيسية. (أ)تبدأ حالة الاستخدام الأولى من أنسجة الورم الصلبة البشرية (بما في ذلك أرشيف FFPE) وتولد صورة مناعية فردية للعينة. (ب)بمجرد توليدها لمجموعة من العينات البشرية، يتم الجمع بين البيانات باستخدام بوابة المنشور لإنشاء علامة بيولوجية متعددة الأبعاد وتقرير العلامات البيولوجية المقابلة. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
ولتوضيح كل حالة من حالات الاستخدام هذه، يتم تضمين بيانات تمثيلية من دراسة تحويلية صغيرة21. العينات المستخدمة في هذه الدراسة هي مجموعة من العينات من 7 مرضى تم تشخيصهم وعلاجهم من سرطان الرئة غير صغير الخلية (NSCLC). العينات هي أنسجة الورم الصلبة المتطابقة مع المريض من خزعات ما قبل وبعد العلاج. أولاً، تم تحليل العينات الفردية لتوليد صورة مناعية، مثل تقرير المثال المبين في الشكل 9.
الشكل 9: مثال تقرير المناعة الفردية لعينة NSCLC. يقوم خط أنابيب Prism Portal بإنشاء تقرير رسومي لكل عينة تتم معالجتها ، مع تقرير تمثيلي تم إنشاؤه لعينة ورم صلب من NSCLC موضح هنا. (أ)الجانب الأمامي من التقرير يصور بيانيا انهيار الخلايا المناعية الموجودة في عينة الحمض النووي الريبي المستخرجة من أنسجة FFPE. (ب)يتضمن الجانب العكسي من التقرير جدولًا بالخلايا المناعية (بالنسب المئوية المطلقة) والتعبير الجيني للهروب (في النصوص لكل مليون، أو TPM)، بالإضافة إلى بيان أداء للتحليل. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
يمكن استخدام الملامح المناعية قبل وبعد العلاج لفهم كيف قام العلاج (العلاج الكيميائي أو الإشعاعي ، في هذه الدراسة) بتعديل البيئة الدقيقة للورم. ويرد مثال في الشكل 10، حيث تظهر التغيرات في النسبة المئوية لكل خلية مناعية والمحتوى المناعي الكلي قبل وبعد العلاج الكيميائي ، لمريض واحد.
الشكل 10: مثال نتائج ما قبل العلاج وما بعده. يتم عرض الخلايا المناعية الفردية وإجمالي بيانات المحتوى المناعي الناتجة عن عينات ما قبل وبعد العلاج من مريض واحد من NSCLC. في هذا المثال ، تلقى المريض نظام ًا كيميائيًا كعلاج. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
يمكن تجميع المرضى حسب معايير مثل النتائج السريرية أو الأنماط الظاهرية للمقارنة. على سبيل المثال ، في الشكل 11، تمت مقارنة العينات في دراسة NSCLC وفقًا للوقت لتطور المرض بعد العلاج. وأظهرت مجموعة فرعية من المرضى تكرار المرض في أكثر من 18 شهرا، وتقدمت مجموعة فرعية أخرى بشكل أسرع، في ≤ 18 شهرا. تتم مقارنة قيمة الدلتا الوسيطة (الفرق بين قيم ما قبل العلاج وما بعده) لكل عينة لتحديد المؤشرات الحيوية المفترضة لتطور المرض.
الشكل 11: مثال مقارنة النتائج السريرية. تم حساب التغيرات الكمية بين النسب المئوية للخلايا المناعية في عينات NSCLC المتطابقة قبل وبعد العلاج والإبلاغ عنها كقيمة "دلتا". تلك التي أبرزت في الأصفر تظهر تغييرات إشارة واضحة بين حالة البقاء على قيد الحياة. تمثل القضبان الزرقاء قيم دلتا متوسطة لمدة أكثر من 18 شهرًا حتى تطور المرض ، تمثل القضبان البرتقالية قيم دلتا متوسطة لمدة ≤ 18 شهرًا حتى تطور المرض. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
وأخيراً، يمكن استخدام مجموعات عينات مماثلة للنظر على وجه التحديد في عينات ما قبل المعالجة لتحديد المؤشرات الحيوية التنبؤية باستخدام بوابة المنشور لإنشاء تقرير العلامات البيولوجية. كما هو موضح في الشكل 12، فإن نفس النمط الظاهري السريري (تطور المرض) كما هو موضح أعلاه يحدد مجموعات العينة. في هذا المثال، تم تحديد اثنين من جينات الهروب المناعي كتمييزات ذات دلالة إحصائية لتجمعات العينات (CD47 و OX40، كما هو موضح في اللوحة السفلية من الشكل 12A). في هذا المثال، لأن المؤشرات الحيوية للجين الفردية قوية ذات أهمية إحصائية واضحة، فإن العلامة الحيوية متعددة الأبعاد لا تضيف قيمة تنبؤية كبيرة (ImmunoPrism، كما هو مكتوب في المخطط الشريطي الأيمن العلوي للشكل 12B). ويُلخص الجدول الكامل للبيانات، بما في ذلك النتائج المتعلقة بجميع التحليلات الـ 18 للتحاليل، في الجانب العكسي من التقرير، بما في ذلك التحليل الإحصائي وموجز موجز للأساليب.
الشكل 12: مثال تقرير العلامات البيولوجية لعينات NSCLC. يقدم خط أنابيب اكتشاف العلامات الحيوية تقريرًا مرئيًا للعلامات الحيوية الفردية ، وعلامة حيوية متعددة الأبعاد للتعلم الآلي ، مع إحصاءات مفصلة. (أ)لهذه الدراسة، حدد خط الأنابيب اثنين من المؤشرات الحيوية الفردية (CD47 و OX40) كإحصائية ذات دلالة لتحديد تطور المرض مع عتبة 18 شهرا. (ب)ترد تفاصيل عن الطريقة والنتائج الكاملة على الجانب العكسي من التقرير. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الجدول التكميلي 1: مواد مجموعة مواد الكاشف. يتم سرد قائمة من المواد الواردة في مجموعة ImmunoPrism، جنبا إلى جنب مع أرقام الجزء المشار إليها في بروتوكول الشركة المصنعة. وترد جميع المعدات والمواد الأخرى المطلوبة في جدول المواد. زيارة https://cofactorgenomics.com/product/immunoprism-kit/ لأوراق بيانات السلامة (SDS). الرجاء الضغط هنا لعرض هذا الملف (انقر على اليمين للتحميل).
الجدول التكميلي 2: برامج الدراجات الحرارية. يتم تلخيص برامج الدراجات الموصى بها المشار إليها في جميع أنحاء البروتوكول لسهولة البرمجة. الرجاء الضغط هنا لعرض هذا الملف (انقر على اليمين للتحميل).
الجدول التكميلي 3: دليل مؤشر التسلسل. يتم سرد المؤشرات التمهيدية الفهرس المقدمة في مجموعة الكاشف; يتم إضافة التمهيدي فريدة من نوعها إلى كل رد فعل لdemultiplexing ما بعد التسلسل. كما يتم توفير مجموعات متعددة المستوى الموصى بها. الرجاء الضغط هنا لعرض هذا الملف (انقر على اليمين للتحميل).
يتطلب البروتوكول 20 نانوغرام سليمة أو 40 نانوغرام تدهورت للغاية (FFPE) RNA. يجب أن تكون عينة الحمض النووي الريبي خالية من الحمض النووي أو الأملاح (على سبيل المثال، Mg2+أو أملاح الجوانيدينيوم) أو عوامل التكالال العرافة (على سبيل المثال، EDTA، EGTA، السيترات)، أو المواد العضوية (على سبيل المثال، الفينول والإيثانول). فمن غير المستحسن المضي قدما مع عينات الجيش الملكي النيبالي التي لديها DV200 < 20٪. يوصى بشدة باستخدام الحمض النووي الريبي في مجموعة التحكم لأن هذه الضوابط توفر وسيلة لتقييم الأداء في جميع أنحاء البروتوكول بأكمله ، من إعداد المكتبة إلى التحليل.
تم تصميم البروتوكول ليتم تنفيذه باستخدام أنابيب قطاع PCR 0.2 مل. إذا كان يفضل، يمكن أيضا تنفيذ البروتوكول باستخدام الآبار في لوحة PCR 96-جيدا. ما عليك سوى استخدام آبار لوحة PCR 96-well بدلاً من جميع الإشارات إلى أنابيب PCR أو أنابيب الشريط. استخدام لوحات PCR مع آبار واضحة فقط، كما أنه من الأهمية بمكان لتأكيد بصريا إعادة التعليق الكامل للحبات أثناء تنقية الخرز وخطوات الغسيل.
طوال البروتوكول، احتفظ بالكواشف مجمدة أو على الجليد ما لم ينص على خلاف ذلك. لا تستخدم الكواشف حتى يتم إذابتها بالكامل. تأكد من خلط جميع الكواشف جيدا قبل الاستخدام.
الحفاظ على الإنزيمات عند -20 درجة مئوية حتى تصبح جاهزة للاستخدام والعودة إلى -20 درجة مئوية على الفور بعد الاستخدام. استخدام المياه الخالية من nuclease الجزيئية فقط؛ لا ينصح باستخدام المياه المعالجة بـ DEPC. عندما pipetting لخلط، يستنشق بلطف والاستغناء عن ما لا يقل عن 50٪ من الحجم الإجمالي حتى يتم خلط الحلول بشكل جيد. ماصة مزيج جميع يمزج الرئيسي التي تحتوي على الإنزيمات. استخدام دوامة لخلط الإنزيمات يمكن أن يؤدي إلى التسخ وللخطر أدائها. أثناء تنقية الخرز، استخدم حلول الإيثانول الطازجة بنسبة 80٪ من الإيثانول الجزيئي. استخدام حلول الإيثانول التي ليست طازجة قد يؤدي إلى انخفاض الغلة. تجنب أكثر من تجفيف الخرز، وهذا يمكن أن تقلل من كفاءة elution (حبات تبدو متصدع إذا أكثر من المجففة).
كما هو موضح في الخطوة 10، يتم إضافة التمهيديات فهرس فريدة من نوعها إلى كل رد فعل. استناداً إلى تسلسل هذه المؤشرات، لتعدد المستوى المنخفض، تركيبات مؤشر معينة هي الأمثل. وتسلسل هذه المؤشرات مطلوب من أجل إزالة الطابع المتعدد للبيانات بعد التسلسل. يتم توفير التسلسلات ومجموعات تعدد الإرسال الموصى بها في الجدول التكميلي 3. في هذه الخطوة نفسها، من المهم ملاحظة أن عدد دورات PCR الموصى بها يختلف اعتماداً على نوعية الحمض النووي الريبي المستخدمة، وقد تكون هناك حاجة إلى بعض التحسين لمنع PCR الإفراط في التضخيم. للحصول على جهاز ImmunoPrism Intact Control RNA وغيره من الحمض النووي الريبي عالي الجودة، ابدأ التحسين مع 10 دورات PCR. لImmunoPrism FFPE التحكم RNA وغيرها من الحمض النووي الريبي المتدهورة للغاية / FFPE ، بدء التحسين مع دورات 15 PCR. يوصى بإنتاج مكتبة اختبار باستخدام ممثل الحمض النووي الريبي للمواد التي سيتم تحليلها من أجل تحسين دورات PCR. وينبغي استخدام الحد الأدنى لعدد دورات PCR التي تسفر باستمرار عن غلة كافية من المكتبة قبل الالتقاط (أكثر من 200 نانوغرام). ذروة ثانوية حول 1000 bp على تتبع Bioanalyzer يدل على الإفراط في التضخيم(الشكل 4). يجب تقليل التضخيم المفرط ، ولكن وجود ذروة ثانوية صغيرة لن يتداخل مع نتائج الخفض.
لتقليل فقدان العينة وتجنب تبديل الأنابيب، يمكن تنفيذ الخطوة 13 في أنابيب PCR أو أنابيب الشريط أو لوحة PCR 96-well بدلاً من 1.5 مل ميكروأنابيب، إذا كان تركيز الفراغ الخاص بك يسمح. يمكن إزالة الدوار على العديد من المكثفات. وهذا يمكن أنابيب الشريط أو لوحات لتناسب في الفراغ. ويمكن بعد ذلك تشغيل تركيز الفراغ باستخدام إعداد الجفاف مائي مع عدم وجود centrifugation. راجع دليل للتركيز فراغ الخاص للحصول على تعليمات. إذا تم تجفيف العينات في أنابيب الشريط أو لوحة 96-well ، يمكن تنفيذ خطوة التهجين في نفس الوعاء.
خلال الخطوة 17، تأكد من دوامة كل 10-12 دقيقة لزيادة كفاءة التقاط البزة. عقد بعناية قبعات أنابيب الشريط الدافئ عند خلط لمنع الأنابيب من فتح.
والسُلمات الموصوفة في الخطوة 18 حاسمة لتجنب التلوث غير المحدد ويجب متابعتها عن كثب. تأكد من إعادة تعليق الخرز بالكامل في كل غسل ، وإزالة مخازن الغسيل تمامًا ، وخلال غسل العازلة 2 ، قم بنقل العينات إلى أنبوب شريط جديد (الخطوة 18.6.5). تأكد من أن حبات ستريبتفيفيفيسين يتم إعادة تعليقها بالكامل وتبقى معلقة أثناء الحضانة بأكملها. الرش على قبعات أنبوب لن يؤثر سلبا على التقاط. خلال النظافة في درجة حرارة الغرفة، يمكن استخدام خلاط دوامة ميكروبليت لدوامة العينات لكامل فترة الحضانة لمدة دقيقتين لتسهيل إعادة التعليق. لا تدع حبات ستريبتفيفيفيفيدين تجف. إذا لزم الأمر، قم بتمديد الحاضنات في المخازن المؤقتة لتجنب تجفيف الخرز. إذا كنت تستخدم أكثر من أنبوب قطاع واحد، والعمل مع أنبوب قطاع واحد في وقت واحد لكل غسل في حين أن أنابيب الشريط الأخرى الجلوس في cycler الحرارية. وهذا يمكن أن يساعد على تجنب أكثر من تجفيف الخرز أو التسرع، مما أدى إلى إعادة تعليق الفقراء أو غيرها من التقنيات دون المستوى الأمثل. للمستخدمين لأول مرة، لا ينصح بمعالجة أكثر من 8 ردود فعل المكتبة في وقت.
توفر تقنيات التنميط المناعي الحالية سلسلة متصلة من المعلومات - من آلاف نقاط البيانات التي تتطلب تفسيرًا كبيرًا (تسلسل الحمض النووي الريبي) إلى نقطة بيانات فردية ومنفصلة (IHC واحد plex). البروتوكول الموصوف هنا يمثل نهجا في مكان ما في الوسط، مع نطاق مركز ة تمكن حساسية عالية، ولكن التقاط سوى مجموعة فرعية من البيانات المحضرة ذات الصلة سريريا. نظرًا لطبيعة استخراج الحمض النووي الريبي السائب ، لا يوفر هذا البروتوكول معلومات حول العلاقات المكانية بين الخلايا المناعية والبيئة الدقيقة للورم ، ومع ذلك ، يمكن استكمال النتائج بتقنيات التصوير لإضافة هذه المعلومات. هناك عدد لا يحصى من التطبيقات للبيانات التي تم إنشاؤها بواسطة هذا البروتوكول ، حيث أن هناك الكثير مما يمكن تعلمه عن بيولوجيا السرطان كمرض ، والعلاجات التي يتم تطويرها لعلاجه. كما هو مبين في النتائج التمثيلية ، فإن تقرير المناعة الفردي مفيد لفهم كيف قد يتغير الملف المناعي للمريض استجابة لأحداث مثل تطور المرض أو العلاج. في حين أن النتائج المعروضة هنا تقدم بعض حالات الاستخدام المثال ، والتطبيقات الأخرى بما في ذلك التحقيق في آلية عمل العلاج وتحديد المؤشرات البيولوجية المفترضة للنتائج السريرية مثل التقدم مجانا والبقاء على قيد الحياة عموما هي أيضا العمليه. عند استخدام هذا البروتوكول لتطبيقات اكتشاف العلامات الحيوية ، من المهم ممارسة تصميم دراسة جيد لضمان تحليل التجمعات المتجانسة ، ويتم تضمين عينات كافية للقوة الإحصائية ، ويتم النظر في مصادر التحيز. نظرًا للطبيعة المركزة والمبسطة للدراسة ، من الممكن تخيل مسار نحو التحقق السريري والتطبيق المصب لهذه المؤشرات الحيوية بمجرد اكتشافها.
يتم توظيف جميع المؤلفين من قبل Cofactor Genomics, Inc. ، الشركة التي طورت وتنتج مجموعة كاشفات ImmunoPrism وأدوات المعلوماتية المستخدمة في هذه المقالة. إن اختبار ImmunoPrism هو للاستخدام البحثي فقط، وليس للاستخدام في الإجراءات التشخيصية.
يرغب المؤلفون في التنويه بمجموعة TriStar Technology Group لتوفير العينات البيولوجية للنتائج التمثيلية ، بالإضافة إلى جميع الفرق الجزيئية والتحليلية والمنتجة والتجارية في Cofactor Genomics لخبرتهم التقنية و دعم.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.2 mL PCR 8 tube strip | USA Scientific | 1402-2700 | USA Scientific 0.2 mL PCR 8-tube strip |
200 Proof Ethanol | MilliporeSigma | EX0276-1 | Prepare 80% by mixing with nuclease-free water on the day of the experiment |
96-well thermal cyclers | BioRad | 1861096 | |
Solid-phase Reversible Immobilization (SPRI) Beads | Beckman-Coulter | A63882 | Agencourt AMPure XP – PCR Purification beads |
Digital electrophoresis chips and kit | Agilent Technologies | 5067-4626 | Agilent High Sensitivity DNA chips and kit |
Digital electrophoresis system | Agilent Technologies | G2939AA | Agilent 2100 Electrophoresis Bioanalyzer |
Streptavidin Beads | ThermoFisher Scientific | 65306 | Dynabeads M-270 Streptavidin |
ImmunoPrism Kit – 24 reaction | Cofactor Genomics | CFGK-302 | Cofactor ImmunoPrism Immune Profiling Kit – 24 reactions |
Human Cot-1 DNA | ThermoFisher Scientific | 15279011 | Invitrogen brand |
Magnetic separation rack | Alpaqua/Invitrogen | A001322/12331D | 96-well Magnetic Ring Stand |
Microcentrifuge | Eppendorf | 22620701 | |
Microcentrifuge tubes | USA Scientific | 1415-2600 | USA Scientific 1.5 mL low-adhesion microcentrifuge tube |
NextSeq550 | Illumina | SY-415-1002 | Any Illumina sequencer may be used for this protocol |
Nuclease-free water | ThermoFisher Scientific | AM9937 | |
Prism Extraction Kit | Cofactor Genomics | CFGK-401 | Cofactor Prism FFPE Extraction Kit – 24 samples |
Purified RNA | - | - | Purified from human tissue samples |
Fluorometer | ThermoFisher Scientific | Q33226 | Qubit 4 System |
Fluorometric Assay Tubes | Axygen | PCR-05-C | 0.5mL Thin Wall PCR Tubes with Flat Caps |
High Sensitivity Fluorometric Reagent Kit | Life Technologies | Q32854 | Qubit dsDNA HS Assay Kit |
Vacuum concentrator | Eppendorf | 22820001 | VacufugePlus |
Vortex mixer | VWR | 10153-838 | |
Water bath or heating block | VWR/USA Scientific | NA/2510-1102 | VWR water bath/USA Scientific heating block |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved