FFPE vs. gefrorenes Gewebe wird in diesem Artikel untersucht. Die medizinische Forschung zu Krebs und anderen Krankheiten erfordert den Zugang zu einzigartigen Werkzeugen und Materialien – einschließlich der zu untersuchenden Gewebeproben. Wenn Sie beispielsweise Zellform und -struktur (Morphologie), Krankheitszustände, intra- und interzelluläre Kommunikation oder verwandte Themen untersuchen, ist es äußerst nützlich, Zugang zu zuverlässigen Schnitten biopsierten Gewebes zu haben. Da die meisten biologischen Materialien sowohl zerbrechlich als auch verderblich sind, muss darauf geachtet werden, dass sie ordnungsgemäß aufbereitet und konserviert werden. Heutzutage gibt es zwei Hauptmethoden der Gewebeaufbereitung. Jahrzehntelang wurden Gewebe mit Formalin (auch Formaldehyd genannt) getränkt und dann in einen Paraffinblock eingebettet (als formalinfixiertes, paraffineingebettetes oder FFPE-Gewebe bezeichnet). Mit dem Aufkommen zuverlässiger Ultratiefkühlgeräte und dem reichlichen Vorrat an flüssigem Stickstoff ist es möglich geworden, Gewebe als zweite Möglichkeit der Langzeitlagerung einzufrieren. Jede dieser beiden Methoden hat ihre Vor- und Nachteile. Im Folgenden werden die Stärken und Schwächen dieser beiden Konservierungsmethoden verglichen.
FFPE-Gewebe
Formalin-fixierte, in Paraffin eingebettete Gewebe sind die häufigste Quelle für archiviertes Material. Krankenhauspathologen erstellen und archivieren FFPE-Gewebe schon seit Jahrzehnten. Wann immer sie eine Biopsie eines Patienten untersuchen, archivieren sie einen Teil dieses Materials für die spätere Verwendung, wobei sie manchmal während der Behandlung eines Patienten darauf zurückgreifen oder eine zweite Meinung einholen. Forscher haben auch gespendetes menschliches Gewebe oder von Tieren entnommenes Material konserviert, um Materialarchive für spätere Untersuchungen anzulegen. Diese Archive werden als „Biobanken“ bezeichnet und können von Universitäten und Krankenhäusern aufgebaut oder von Unternehmen, die der Forschung dienen, zu kommerziellen Zwecken eingerichtet werden. Diese Aktivitäten haben dazu geführt, dass umfangreiche Materialsammlungen für spätere Studien zur Verfügung stehen. Da diese Archive über einen sehr langen Zeitraum angelegt wurden, können sie nicht nur eine reichhaltige Quelle für Forschungsmaterial sein, sondern auch eine historische Perspektive bieten. Da FFPE-Gewebe in einem Schrank bei Raumtemperatur gelagert werden kann, ist es kostengünstig, eine große Sammlung anzulegen, die über einen sehr langen Zeitraum hinweg stabil ist. Das Formalin und das Wachs bewahren die zerbrechlichen Strukturen innerhalb und zwischen den Zellen des Gewebes. Daher eignet sich FFPE-Gewebe hervorragend für die Untersuchung der Zell- und Gewebemorphologie, z. B. für Pathologen, die konservierte Biopsien zur Krebsdiagnose untersuchen. Auch die Proteine im FFPE-Gewebe bleiben erhalten, nicht nur die unter dem Mikroskop sichtbaren Strukturen. Histologen können fluoreszenzmarkierte Antikörper (oder auf andere Weise markierte Antikörper) verwenden, die spezifisch an bestimmte Proteine binden, um festzustellen, ob diese in bestimmten Zellen im Gewebe vorhanden sind und ob sich die Orte und Mengen dieser Proteine in krankem und gesundem Gewebe unterscheiden. Diese Methode wird als Immunhistochemie (IHC) bezeichnet. Da es sich bei FFPE um eine alte und bewährte Methode der Gewebelagerung handelt, sind Pathologen daran gewöhnt, FFPE-Gewebebiopsien zu untersuchen und daraus Diagnosen zu stellen. Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, lesen Sie unseren Blog-Beitrag zum Thema „Was ist FFPE-Gewebe und wofür wird es verwendet?“
Nachteile von FFPE-Gewebe
Formalin ist flüchtig, giftig und riecht fürchterlich. Die meisten Verfahren zur Paraffineinbettung und -fixierung sind außerdem mühsam und zeitaufwändig. Hinzu kommt, dass Proteine zwar konserviert, aber auch denaturiert werden. Sie sind dann nicht mehr biologisch aktiv. Außerdem binden sie möglicherweise nicht an dieselben Antikörper wie die nicht denaturierten (oder nativen) Versionen der gleichen Proteine. Dies kann ihren Wert für bestimmte Arten von IHC-Studien einschränken und sie für biochemische Analysen unbrauchbar machen. Ein weiteres Problem ist, dass die Nukleinsäuren (DNA und RNA) in FFPE-Gewebe nicht sehr gut erhalten sind. Zwar können Nukleinsäuren aus dieser Art von konserviertem Gewebe isoliert werden, doch ist dies nur von begrenztem Nutzen. Daher ist FFPE-Gewebe nicht immer für die molekulargenetische Analyse geeignet. Und schließlich sind die meisten FFPE-Protokolle nicht standardisiert. Das bedeutet, dass es keine Garantie dafür gibt, dass Proben, die zu verschiedenen Zeiten oder an verschiedenen Orten entnommen wurden, auf ähnliche Weise aufbereitet wurden. Die nicht standardisierten Präparationsmethoden können die daraus gewonnenen Ergebnisse unverhältnismäßig stark beeinträchtigen – insbesondere bei der molekulargenetischen Analyse. Einige molekulare Analysen können durchgeführt werden, aber viel geht verloren, wenn Gewebe mit der FFPE-Methode konserviert wird.
Gefrorenes Gewebe
Gefrorenes Gewebe hingegen eignet sich sehr gut für molekulargenetische Analysen – vor allem, wenn das Biopsiematerial in flüssigen Stickstoff getaucht wird, was als „Flash Freezing“ bezeichnet wird, und dann in einem ultrakalten Gefrierschrank bei weniger als -80 Grad Celsius gelagert wird. Wenn Sie also über einen „-80“-Gefrierschrank und flüssigen Stickstoff verfügen, lässt sich frisches, gefrorenes Gewebe leicht herstellen. Gefrorene Gewebeproben sind auch für die IHC-Analyse sehr nützlich, da die Proteine in nativem Zustand erhalten bleiben. Diese „nativen“, nicht denaturierten Proteine können auch in noch aktiver Form für biochemische Analysen isoliert werden. Das Gewebe baut sich jedoch bei Raumtemperatur schnell ab und lässt sich nicht gut in einem normalen „-20“-Lebensmittel- oder Haushaltsgefrierschrank aufbewahren. Sie müssen es so schnell wie möglich einfrieren und dann sehr kalt aufbewahren. Bei Biopsiegewebe kann dies schwierig sein, da Chirurgen möglicherweise keinen flüssigen Stickstoff zur Hand haben, um entnommenes Tumormaterial einzufrieren. Außerdem benötigen Sie einen speziellen Ultratiefkühlschrank, um das Gewebe stets gefroren zu halten. Archive mit gefrorenen Geweben sind immer anfällig für Stromausfälle oder mechanische Störungen. Außerdem kann es vorkommen, dass unachtsame Techniker wertvolle Proben auf ihren Labortischen liegen lassen oder vergessen, eine Gefriertür zu schließen. Schließlich verfügen Biobanken als neuere Methode im Allgemeinen über kleinere Sammlungen gefrorenen Gewebes.
Zusammenfassung von FFPE und gefrorenem Gewebe
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass FFPE-Gewebe gut geeignet ist, um große Gewebearchive für die Forschung anzulegen. Einmal aufbereitet, ist FFPE-Gewebe sehr widerstandsfähig. Es braucht keine spezielle Ausrüstung, um es jahrzehntelang stabil zu halten. Pathologen stellen schon seit Jahrzehnten Diagnosen anhand von FFPE-Gewebe und sind damit bestens vertraut. FFPE-Gewebe kann auch für einige IHC-Studien verwendet werden. FFPE-Gewebe eignet sich möglicherweise nicht für die Analyse nativer Proteine und ist im Allgemeinen für die Arten der genetischen Analyse, wie PCR, qPCR oder DNA-Sequenzierung der nächsten Generation, die immer häufiger eingesetzt werden, ungeeignet. Gefrorenes Gewebe hingegen bewahrt die DNA, RNA und nativen Proteine. Gefrorene Gewebearchive können jedoch aufgrund von Stromausfällen, mechanischem Versagen oder Unachtsamkeit im Labor schnell verloren gehen. Tiefgefrorenes Gewebe ist auch den Pathologen weniger vertraut, die im Allgemeinen eher Diagnosen nach der mikroskopischen Analyse von FFPE-Gewebe stellen.