Tejido fijado en formol e incluido en parafina (FFPE)

Los investigadores y los médicos utilizan ampliamente los bloques de tejido FFPE en la investigación médica y el diagnóstico clínico. Estos bloques preservan la estructura tisular y los detalles celulares para su almacenamiento a largo plazo. Como resultado, proporcionan una valiosa fuente de tejido archivado para su reanálisis con técnicas moleculares.

Bloques de tejido fijados en formol e incluidos en parafina (FFPE)

El FFPE es un método popular para conservar muestras biológicas, especialmente en patología, investigación y diagnóstico. El proceso implica dos pasos clave:

  • Fijación con formalina: El tejido se introduce en formol (una solución de formaldehído), que mantiene intacta su estructura y detiene su descomposición al estabilizar las proteínas y los ácidos nucleicos.
  • Inclusión en parafina: Tras la fijación, el tejido se deshidrata y se infiltra en parafina. Esto facilita el almacenamiento y la sección del tejido para su análisis microscópico.

El tejido FFPE desempeña un papel importante en la histopatología, especialmente en el diagnóstico del cáncer. Permite el almacenamiento a largo plazo a temperatura ambiente, lo que posibilita la realización de estudios retrospectivos. Sin embargo, el formol provoca enlaces cruzados entre biomoléculas, lo que dificulta la extracción y el análisis de ADN, ARN y proteínas. Estos problemas dificultan la investigación molecular, como los estudios de secuenciación y expresión génica.

 

Método de inclusión en parafina de bloques de tejido

El Centro de Recursos del Biobanco proporciona el siguiente procedimiento operativo estándar para la inclusión en parafina de bloques de tejido:

Procedimiento operativo estándar de CTRNet

Notas sobre la obtención de tejidos sólidos

Un patólogo debe supervisar la obtención de tejidos para garantizar la conservación adecuada del material de diagnóstico. Los tejidos sólidos, como los tumores, pueden variar mucho en su composición (por ejemplo, contener células neoplásicas, células normales y necrosis), por lo que debe examinarse microscópicamente una sección histológica de cada muestra.

  • Evitar la contaminación cruzada, la deshidratación y la desecación.
  • Mantener las muestras en hielo húmedo si no se procesan inmediatamente.
  • Manipular todas las muestras humanas como riesgos biológicos potenciales.

 

Factores preanalíticos que afectan a la calidad

Varios factores pueden afectar a la calidad de los tejidos FFPE, lo que repercute en su uso en investigación y diagnóstico.

1. Proceso de fijación

  • Tipo y concentración de formalina: La concentración estándar es de 4-10% de formalina tamponada neutra. Los cambios de concentración pueden dar lugar a una fijación excesiva o insuficiente, lo que afecta negativamente al análisis tisular y molecular.
  • Fijación insuficiente: Demasiado poco tiempo en formol provoca la descomposición de los tejidos y la degradación de los ácidos nucleicos y las proteínas.
  • Sobrefijación: Demasiado tiempo en formol provoca una reticulación excesiva, lo que dificulta la extracción de biomoléculas.
  • Tiempo de fijación: Un retraso entre la escisión del tejido y la fijación permite la degradación del ADN, el ARN y las proteínas, por lo que minimizar este tiempo es esencial.

2. Penetración de la formalina

  • Espesor del tejido: Las muestras de tejido gruesas pueden impedir que el formol penetre completamente, lo que provocaría una fijación y degradación desiguales. Las muestras de tejido deben tener un grosor de unos 4-5 mm para garantizar una conservación adecuada.
  • Formalina Volumen: La cantidad de formol debe ser al menos diez veces el volumen del tejido para garantizar una difusión eficaz.

3. Inclusión en parafina

  • Temperatura: La incrustación de tejidos a altas temperaturas daña las proteínas y los ácidos nucleicos. Lo ideal es incrustar a 55-60 °C.
  • Pureza de la parafina: Las impurezas de la parafina pueden interferir en la investigación molecular, por lo que es importante utilizar parafina de gran pureza.
  • Calidad de la integración: Una incrustación incompleta o deficiente puede dejar burbujas de aire o huecos, que pueden degradar la calidad del tejido y afectar a la posterior sección y tinción.

4. Factores de prefijación

  • Isquemia: La reducción del riego sanguíneo antes de la escisión provoca cambios bioquímicos que degradan las moléculas. Minimizar el tiempo desde la cirugía hasta la fijación ayuda a evitar este problema.
  • Autolisis: Los retrasos en el procesamiento pueden provocar una rápida descomposición del tejido. La manipulación rápida y la transferencia al fijador son esenciales.

5. 5. Condiciones de almacenamiento

  • Duración del almacenamiento: Con el tiempo, los tejidos FFPE experimentan la degradación del ADN y el ARN. Aunque las proteínas son más estables, también pueden degradarse con el tiempo.
  • Temperatura y humedad: Los bloques FFPE deben almacenarse a temperaturas estables y en condiciones secas. Una humedad elevada puede provocar la degradación de la parafina o la aparición de moho, y las fluctuaciones de temperatura pueden agrietar los bloques de parafina, dañando aún más el tejido.
  • Oxidación: Con el tiempo, el tejido FFPE puede estar expuesto a factores ambientales como el oxígeno, que puede causar daños oxidativos, degradando aún más los ácidos nucleicos y las proteínas.

6. Tipo de tejido y estado

  • Composición de los tejidos: Los distintos tipos de tejidos responden de forma diferente a la fijación con formol. Por ejemplo, los tejidos grasos (por ejemplo, el tejido adiposo) pueden no fijarse tan bien como otros tipos debido a la escasa penetración del formol en las zonas ricas en lípidos. Del mismo modo, los tejidos muy vascularizados pueden ser más susceptibles a la autolisis.
  • Estado de la enfermedad: Los tejidos enfermos o necróticos pueden ser más difíciles de preservar debido a la degradación existente o a una integridad estructural deficiente, lo que puede agravar los problemas de la fijación con formol.

7. Manipulación y seccionamiento

  • Microtomía y seccionamiento: Un seccionamiento inadecuado (por ejemplo, el uso de cuchillas sin filo o un corte demasiado grueso) puede dañar el tejido, dificultando su análisis tanto en histopatología como en ensayos moleculares.
  • Contaminación cruzada: La manipulación adecuada durante el seccionamiento es crucial para evitar la contaminación, especialmente en laboratorios con mucho trabajo.

8. Rehidratación y tinción

  • Calidad de la desparafinización: Cuando se rehidratan tejidos FFPE para aplicaciones posteriores (por ejemplo, inmunohistoquímica o análisis molecular), una desparafinación incompleta puede dejar parafina residual que puede interferir con la tinción y los ensayos moleculares.
  • Protocolos de tinción: La calidad de la tinción histológica o inmunohistoquímica puede verse afectada por la calidad de la fijación. Una fijación deficiente puede dar lugar a una tinción débil o a la pérdida de detalles morfológicos, lo que repercute en el uso del tejido para el diagnóstico y la investigación.

9. Metodología de extracción

  • Calidad de la extracción: Los protocolos utilizados para extraer ADN, ARN o proteínas de tejidos FFPE deben optimizarse para hacer frente a las dificultades que plantean la reticulación con formol y la inclusión en parafina. Si no se optimizan los protocolos de extracción, el rendimiento y la calidad de las biomoléculas pueden ser bajos, lo que limita la utilidad del tejido en aplicaciones posteriores.
  • Fragmentación del ácido nucleico: La fragmentación del ADN y el ARN inducida por FFPE puede variar en función de las condiciones de fijación. Los ácidos nucleicos más cortos y fragmentados pueden suponer un reto para técnicas moleculares como la PCR o la secuenciación de nueva generación.

10. Artefactos introducidos por la fijación

  • Modificaciones químicas: La fijación con formalina puede inducir modificaciones químicas en el ADN, como la formación de aductos de metilol o cambios oxidativos, que pueden interferir en los resultados de la amplificación por PCR o la secuenciación.
  • Reticulación de proteínas: La reticulación con formaldehído puede enmascarar epítopos proteicos, lo que complica la tinción inmunohistoquímica. La recuperación de epítopos inducida por calor (HIER) suele ser necesaria, pero puede no restaurar completamente la antigenicidad de algunas proteínas.

Conclusiones

Para garantizar tejidos FFPE de alta calidad con fines de investigación y diagnóstico, es importante controlar cuidadosamente los factores preanalíticos (como el tiempo y la duración de la fijación), optimizar los protocolos de manipulación e incrustación y almacenar las muestras en condiciones adecuadas. Además, se necesitan métodos validados de extracción y análisis para superar los retos que plantean la reticulación y la degradación inducidas por la fijación.

Estudios moleculares con tejidos FFPE

El tejido FFPE (Formalin-Fixed Paraffin-Embedded) es un método ampliamente utilizado en la investigación biomédica y el diagnóstico clínico para conservar muestras biológicas. Los investigadores desarrollaron originalmente el FFPE para mantener la estructura del tejido para histopatología, pero desde entonces se ha convertido en un valioso recurso para estudios moleculares, incluyendo análisis de ADN, ARN y proteínas. A continuación se ofrece una visión general de sus ventajas y retos:

1. Estudios sobre el ADN

Los investigadores utilizan con frecuencia tejidos FFPE para la extracción y el análisis de ADN, especialmente en la investigación genómica y oncológica. El ADN permanece relativamente estable en condiciones de conservación FFPE.

 

Ventajas

  • Los investigadores pueden archivar muestras FFPE durante muchos años, lo que permite realizar estudios retrospectivos.
  • También pueden realizar secuenciación del genoma completo y paneles de genes específicos en ADN derivado de FFPE, lo que ayuda a estudiar mutaciones genéticas, variaciones en el número de copias y cambios epigenéticos en enfermedades como el cáncer.
  • Además, las técnicas basadas en la PCR, como la qPCR, la PCR específica de metilación y la secuenciación de próxima generación (NGS), funcionan eficazmente con ADN extraído de tejidos FFPE.

Desafíos

  • Sin embargo, el proceso de fijación suele provocar la fragmentación del ADN y modificaciones químicas, como el entrecruzamiento con proteínas, lo que complica el análisis.
  • Para superarlo, los investigadores necesitan protocolos de extracción especializados que garanticen la alta calidad del ADN y minimicen su degradación.

2. Estudios sobre el ARN

Aunque el tejido FFPE funciona bien para los estudios de ADN, el análisis del ARN plantea más dificultades debido a su inestabilidad y tendencia a degradarse durante la fijación.

Ventajas:

  • A pesar de estas dificultades, los investigadores han realizado con éxito perfiles de expresión de ARNm y RNA-seq en ARN extraído de muestras FFPE. Para abordar el problema de la degradación, modifican los protocolos utilizando longitudes de lectura más cortas en RNA-seq.
  • El análisis de microARN es otra aplicación común, ya que los microARN son más pequeños y más resistentes a la degradación en comparación con los ARNm.

Desafíos:

  • Lamentablemente, la fijación con formol suele provocar la fragmentación del ARN, por lo que sólo se pueden recuperar fragmentos cortos de ARN.
  • El entrecruzamiento entre el ARN y las proteínas complica aún más la recuperación del ARN. Para obtener ARN utilizable, los investigadores suelen recurrir a kits especializados de extracción de ARN y a protocolos de amplicones cortos.

3. Estudios sobre proteínas

Los tejidos FFPE también se utilizan ampliamente en proteómica e inmunohistoquímica (IHC), que sigue siendo una de las herramientas de diagnóstico clínico más comunes.

 

Ventajas:

  • Mediante la IHQ, los investigadores pueden localizar proteínas en secciones de tejido, lo que proporciona información espacial crucial sobre la expresión de proteínas.
  • Además, la proteómica basada en la espectrometría de masas se ha aplicado a muestras FFPE, aunque todavía se encuentra en las primeras fases de desarrollo.

Desafíos:

  • Sin embargo, la fijación con formalina puede alterar la estructura de las proteínas, lo que dificulta a los investigadores la detección de epítopos específicos mediante técnicas como la IHC o el Western blot.
  • Por ello, los investigadores suelen utilizar métodos de recuperación de antígenos para invertir las modificaciones químicas y restaurar la antigenicidad de las proteínas.

4. Estudios epigenéticos

Los tejidos FFPE proporcionan datos valiosos para estudiar los cambios epigenéticos, como la metilación del ADN y las modificaciones de las histonas.

 

Ventajas:

  • Los investigadores se benefician de los tejidos FFPE cuando estudian muestras archivadas de pacientes, lo que les permite explorar los cambios epigenéticos relacionados con el cáncer, así como la biología del desarrollo.
  • Además, pueden aplicar técnicas como la PCR específica de metilación y la secuenciación de bisulfito al ADN de muestras FFPE.

Desafíos:

  • Al igual que en otros estudios sobre ácidos nucleicos, la fragmentación del ADN causada por la fijación plantea problemas, por lo que los investigadores deben tenerlo en cuenta durante la extracción y el procesamiento.

5. Conclusión

Para garantizar tejidos FFPE de alta calidad para investigación y diagnóstico, es esencial gestionar los factores preanalíticos, optimizar los protocolos de procesamiento y utilizar métodos de análisis molecular validados. Aunque siguen existiendo desafíos, las muestras FFPE continúan proporcionando datos valiosos para la investigación clínica.

FFPE blocks
Referencias

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Extracción de ADN y ARN de bioespecímenes de tejidos fijados en formol e incluidos en parafina. NCI Biospecimen Evidence-Based Practices (BEBP).

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