Dreidimensionale Rekonstruktion solider Tumoren

Zusammenfassung

Hintergrund

In der histopathologischen Routinediagnostik werden dreidimensionale Gewebeproben meist aufgrund des hohen Zeitaufwandes und mangelnder Möglichkeiten der Digitalisierung in zweidimensionalen Schnittebenen histo- und/oder immunhistochemisch analysiert.

Fragestellung

Wir demonstrieren hier die Anwendung der dreidimensionalen Rekonstruktion an soliden Tumoren und analysieren die inter-/intratumorale Heterogenität mit Bezug auf die epithelial-mesenchymale Transition (EMT).

Material und Methoden

Gewebeproben von Pankreas‑, Lungen‑, Kolorektal- und Mammakarzinomen sowie kolorektalen Lebermetastasen wurden seriell in Schnitten zu je 4 μm aufgearbeitet. Es wurden alternierende Färbungen (Zytokeratin AE1/3, „zinc finger E‑box-binding homeobox 1“ [ZEB 1], eCadherin) durchgeführt. Anschließend wurden die Tumorzellen bezügliche ihrer Morphologie (epitheloid amöboid, mesenchymal) und der Expression von ZEB 1 und eCadherin analysiert. Zur statistischen Analyse wurden alle Tumorzellverbände hierarchisch annotiert und analysiert.

Ergebnisse

Tumorbuds sind überwiegend mit der Haupttumormasse verbunden. Weiterhin konnte ein „shutteling“ von eCadherin innerhalb von Tumorzellverbänden < 9 Zellen beobachtet werden. ZEB 1 wird erst in Tumorzellverbänden ≤ 5 Zellen vermehrt exprimiert.

Schlussfolgerungen

Das initiale Tumorbudding und das anschließende Abkoppeln des Tumorbuds von der Haupttumormasse ist höchstwahrscheinlich ein in zwei Abschnitte geteilter Prozess. Die EMT ist jedoch innerhalb der von der Haupttumormasse losgelösten Tumorbuds statistisch nicht signifikant erhöht. Es konnte gezeigt werden, dass die aktuell gültige Definition eines Tumorbuds als Zellverbund von ≤5 Zellen sich nicht vollständig in das mittels eCadherin und ZEB1 dargestellte Konzept der EMT einordnen lässt.

Abstract

Background

In histopathological routine diagnostics, three-dimensional tissue samples are analyzed histologically and/or immunohistochemically in two-dimensional sectional planes due to the high expenditure of time and the lack of digitization possibilities.

Aim

Here, we demonstrate the application of three-dimensional reconstruction to solid tumors and analyze inter-/intratumoral heterogeneity with respect to epithelial-mesenchymal transition (EMT).

Methods

Tissue samples from pancreatic, lung, colorectal, and breast cancers as well as colorectal liver metastases were serially processed in 4μm sections. For individual analyses, alternating stains (cytokeratin AE1/3, zinc finger E‑box-binding homeobox 1 (ZEB1), eCadherin) were performed. Subsequently, the tumor cells were analyzed for their morphology (epitheloid amoeboid, mesenchymal) and the expression of ZEB1 and eCadherin. For statistical analysis, all tumor cell aggregates were hierarchically annotated and analyzed.

Results

Tumor buds are predominantly associated with the main tumor mass. Furthermore, a shutteling of eCadherin could be observed within tumor cell aggregates smaller than nine cells. ZEB1 is only increasingly expressed in tumor cell groups smaller than five cells.

Conclusions

The initial tumor budding and the subsequent decoupling of the tumor bud from the main tumor mass is most likely a two-part process. However, the EMT is not statistically significantly increased within the tumor bud detached from the main tumor mass. It could be shown that the currently valid and known definition of a tumor bud as a cell cluster of less than or equal to five cells cannot be completely classified in the concept of EMT represented by eCadherin and ZEB1.