Биопсия: методы получения и исследования тканей для диагностики заболеваний.

Введение

Медицинский тест, включающий извлечение образцов клеток или тканей для исследования.

Биопсия – это медицинский тест, обычно выполняемый хирургом, интервенционным радиологом или интервенционным кардиологом. Процедура включает извлечение образцов клеток или тканей для исследования с целью определения наличия или распространенности заболевания. Затем ткань фиксируют, обезвоживают, заливают в парафин, нарезают, окрашивают и монтируют на предметное стекло, после чего патолог обычно исследует ее под микроскопом; также может быть проведен химический анализ. Если удаляется вся опухоль или подозрительный участок, процедура называется эксцизионной биопсией. При инцизионной биопсии или биопсии с помощью трепан-иглы берется часть измененной ткани, не предпринимая попыток удалить поражение или опухоль целиком. Если образец ткани или жидкости извлекается иглой таким образом, что клетки отделяются без сохранения гистологической структуры ткани, процедура называется аспирационной биопсией. Биопсии чаще всего проводятся для диагностики возможных онкологических или воспалительных заболеваний.

История

Арабский врач Абулькасис (1013–1107) разработал одну из самых ранних диагностических биопсий. Он использовал иглу для прокола зоба, а затем исследовал полученный материал.

Этимология

Термин "биопсия" происходит от греческих слов βίος bios, "жизнь", и ὄψις opsis, "вид". Французский дерматолог Эрнест Беснье ввел слово "биопсия" в медицинское сообщество в 1879 году.

Рак

При подозрении на рак могут быть применены различные методы биопсии. Эксцизионная биопсия – это попытка удалить поражение целиком. При оценке образца, помимо постановки диагноза, исследуется количество неповрежденной ткани вокруг поражения, а также хирургический край образца, чтобы определить, распространилась ли болезнь за пределы биопсированной области. "Чистые края" или "отрицательные края" означают, что на краях образца биопсии не обнаружено признаков заболевания. "Положительные края" указывают на наличие заболевания, и в зависимости от диагноза может потребоваться более широкое иссечение. Если полное удаление не показано по различным причинам, при инцизионной биопсии может быть взят клин ткани. В некоторых случаях образцы можно получить с помощью инструментов, которые "отщипывают" ткань. Различные размеры игл могут собирать ткань в просвете (кор-биопсия). Иглы меньшего диаметра собирают клетки и клеточные скопления – это тонкоигольная аспирационная биопсия. Патологическое исследование биопсии позволяет определить, является ли поражение доброкачественным или злокачественным, и помогает дифференцировать различные типы рака. В отличие от биопсии, которая лишь отбирает образец поражения, к патологу может поступить более крупный экзизионный образец, называемый резекцией, обычно от хирурга, стремящегося полностью удалить известное поражение у пациента. Например, патолог может исследовать образец после мастэктомии, даже если предыдущая неэкзизионная биопсия молочной железы уже установила диагноз рака молочной железы. Исследование полного образца после мастэктомии подтвердит точную природу рака (подклассификацию опухоли и гистологическую "градировку") и выявит степень его распространения (патологическую "стадию").

Жидкая биопсия

Существует два типа жидкой биопсии (которая, строго говоря, не является биопсией, поскольку представляет собой анализы крови и не требует взятия образца ткани): анализы циркулирующих опухолевых клеток или тесты на циркулирующую ДНК опухоли, не связанную с клетками. Эти методы предоставляют неинвазивную альтернативу повторным инвазивным биопсиям для мониторинга лечения рака, оценки эффективности доступных препаратов в отношении циркулирующих опухолевых клеток, выявления мутаций в раковых клетках и разработки индивидуальных схем лечения. Кроме того, поскольку рак – это генетически гетерогенное заболевание, а традиционная биопсия дает лишь моментальный снимок некоторых быстрых и динамичных генетических изменений, происходящих в опухолях, жидкая биопсия имеет ряд преимуществ по сравнению с геномным тестированием на основе биопсии тканей. Традиционные биопсии являются инвазивными, не могут проводиться многократно и не позволяют в полной мере оценить динамику прогрессирования опухоли и метастазирования. Обнаруживая, количественно определяя и характеризуя важные циркулирующие опухолевые клетки или геномные изменения в КТК и безклеточной ДНК в крови, жидкая биопсия может предоставить информацию в режиме реального времени о стадии прогрессирования опухоли, эффективности лечения и риске метастазирования. Это технологическое развитие может сделать возможным диагностику и лечение рака на основе повторных анализов крови, а не традиционной биопсии. Тесты на циркулирующие опухолевые клетки уже доступны, но пока не покрываются страховкой в Maintrac и находятся в разработке у многих фармацевтических компаний. Эти тесты анализируют циркулирующие опухолевые клетки (КТК). Анализ отдельных КТК выявил высокую степень гетерогенности на уровне одной клетки как в отношении экспрессии белка, так и его локализации, при этом КТК отражали как характеристики первичной опухоли, так и изменения, наблюдаемые в метастатических очагах. Анализ безклеточной циркулирующей опухолевой ДНК (cfDNA) имеет преимущество перед анализом циркулирующих опухолевых клеток, поскольку ее концентрация примерно в 100 раз выше, чем концентрация ДНК в циркулирующих опухолевых клетках. Исследование 2014 года, охватившее кровь 846 пациентов с 15 различными типами рака в 24 медицинских учреждениях, позволило обнаружить наличие раковой ДНК в организме. Опухолевая ДНК была обнаружена в крови более чем у 80% пациентов с метастатическим раком и примерно у 47% пациентов с локализованными опухолями. Тест не указывает на местоположение опухоли или другую информацию о ней. Тест не дал ложноположительных результатов. Такие тесты также могут быть полезны для оценки наличия злокачественных клеток у пациентов, у которых опухоли были удалены хирургическим путем. Предполагается, что до 30% пациентов могут столкнуться с рецидивом, поскольку некоторые опухолевые клетки могут оставаться в организме. Первоначальные исследования выявили примерно половину пациентов, у которых впоследствии произошел рецидив, также без ложноположительных результатов. Образцы биопсии часто берутся из части пораженного участка, когда причина заболевания неясна или вызывает сомнения его распространенность или точный характер. Например, васкулит обычно диагностируется с помощью биопсии. Заболевания почек: биопсия и флуоресцентная микроскопия играют ключевую роль в диагностике нарушений функции почек. Иммунофлуоресценция играет важную роль в диагностике полулунного гломерулонефрита. Инфекционные заболевания: увеличение лимфатических узлов может быть вызвано различными инфекционными или аутоиммунными заболеваниями. Метаболические заболевания: некоторые заболевания поражают весь организм, но определенные участки подвергаются выборочной биопсии из-за их легкой доступности. Амилоидоз – это состояние, при котором деградированные белки накапливаются в тканях организма. Для постановки диагноза проводится биопсия десны. Трансплантология: биопсия трансплантированных органов проводится для определения отсутствия отторжения или рецидива заболевания, послужившего причиной трансплантации. Репродуктивная функция: биопсия яичка используется для оценки фертильности мужчин и выявления причины возможного бесплодия, например, при низком качестве спермы, но нормальном уровне гормонов.

There are two types of liquid biopsy (which is not really a biopsy as they are blood tests that do not require a biopsy of tissue): circulating tumor cell assays or cell free circulating tumor DNA tests. These methods provide a non invasive alternative to repeat invasive biopsies to monitor cancer treatment, test available drugs against the circulating tumor cells, evaluate the mutations in cancer and plan individualized treatments. In addition, because cancer is a heterogeneous genetic disease, and excisional biopsies provide only a snapshot in time of some of the rapid, dynamic genetic changes occurring in tumors, liquid biopsies provide some advantages over tissue biopsy based genomic testing. In addition, excisional biopsies are invasive, cannot be used repeatedly, and are ineffective in understanding the dynamics of tumor progression and metastasis. By detecting, quantifying and characterisation vital circulating tumor cells or genomic alterations in CTCs and cell free DNA in blood, liquid biopsy can provide real time information on the stage of tumor progression, treatment effectiveness, and cancer metastasis risk. This technological development could make it possible to diagnose and manage cancer from repeated blood tests rather than from a traditional biopsy. Circulating tumor cell tests are already available but not covered by insurance yet at maintrac and under development by many pharmaceutical companies. Those tests analyze circulating tumor cells (CTCs) Analysis of individual CTCs demonstrated a high level of heterogeneity seen at the single cell level for both protein expression and protein localization and the CTCs reflected both the primary biopsy and the changes seen in the metastatic sites. Analysis of cell free circulating tumor DNA (cfDNA) has an advantage over circulating tumor cells assays in that there is approximately 100 times more cell free DNA than there is DNA in circulating tumor cells. A 2014 study of the blood of 846 patients with 15 different types of cancer in 24 institutions was able to detect the presence of cancer DNA in the body. They found tumor DNA in the blood of more than 80 percent of patients with metastatic cancers and about 47 percent of those with localized tumors. The test does not indicate the tumor site(s) or other information about the tumor. The test did not produce false positives. Such tests may also be useful to assess whether malignant cells remain in patients whose tumors have been surgically removed. Up to 30 percent are expected to relapse because some tumor cells remain. Initial studies identified about half the patients who later relapsed, again without false positives. Biopsy specimens are often taken from part of a lesion when the cause of a disease is uncertain or its extent or exact character is in doubt. Vasculitis, for instance, is usually diagnosed on biopsy. Kidney disease: Biopsy and fluorescence microscopy are key in the diagnosis of alterations of renal function. Immunofluorescence plays vital role in the diagnosis of Crescentic glomerulonephritis. Infectious disease: Lymph node enlargement may be due to a variety of infectious or autoimmune diseases. Metabolic disease: Some conditions affect the whole body, but certain sites are selectively biopsied because they are easily accessed. Amyloidosis is a condition where degraded proteins accumulate in body tissues. To make the diagnosis, the gingival. Transplantation: Biopsies of transplanted organs are performed in order to determine that they are not being rejected or that the disease that necessitated the transplant has not recurred. Fertility: A testicular biopsy is used for evaluating the fertility of men and find out the cause of a possible infertility, e. g. when sperm quality is low, but hormone levels still are within normal ranges.

Место проведения биопсии

Кость Биопсия кости – это процедура, при которой берутся образцы костной ткани для выявления рака, инфекции или других аномальных клеток. Биопсия кости затрагивает наружные слои кости, в отличие от биопсии костного мозга, которая включает в себя внутреннюю часть кости. Биопсию кости, как правило, следует проводить после выполнения всех необходимых исследований визуализации. Игла Jamshidi заменила открытую биопсию и аспирацию тонкой иглой. Костный мозг Поскольку клетки крови формируются в костном мозге, биопсия костного мозга используется для диагностики аномалий клеток крови, когда постановка диагноза только по анализу периферической крови невозможна. При злокачественных новообразованиях клеток крови (лейкемии и лимфомы) биопсия костного мозга используется для определения стадии заболевания. Процедура включает в себя взятие столбика трабекулярной кости с помощью трепана и последующую аспирацию материала. Биопсия молочной железы часто выполняется для оценки или диагностики рака молочной железы и может проводиться различными методами, такими как тонкоигольная аспирация (ТАБ), биопсия с помощью толстой иглы (core biopsy) или хирургическое удаление. Эндотелиальные клетки эндоваскулярных сосудов Микро-3D-печатное устройство, адаптированное для эндоваскулярных техник, показало свою эффективность в сборе эндотелиальных клеток для транскриптомического анализа. Желудочно-кишечный тракт Гибкая эндоскопия обеспечивает доступ к верхнему и нижнему отделам желудочно-кишечного тракта, что делает биопсию пищевода, желудка и двенадцатиперстной кишки через рот, а также прямой кишки, толстой кишки и подвздошной кишки распространенной практикой. Через эндоскоп можно вводить различные инструменты для биопсии, такие как биоптом, и проводить биопсию визуализированного участка. До недавнего времени большая часть тонкой кишки не поддавалась визуализации для проведения биопсии. Техника "двойного баллона – продвижение-вытягивание" позволяет визуализировать и брать биопсию всего желудочно-кишечного тракта. Биопсия ядра иглы или аспираты поджелудочной железы могут быть получены через двенадцатиперстную кишку или желудок. Легкие Биопсия легкого может выполняться различными способами в зависимости от локализации. Печень При гепатите большинство биопсий не используются для диагностики, которая обычно устанавливается другими методами. Скорее, они используются для оценки ответа на терапию, который можно оценить по уменьшению воспаления и прогрессированию заболевания по степени фиброза или, в конечном итоге, цирроза. В случае болезни Вильсона врачи используют биопсию для определения количественного содержания меди. Кисты поджелудочной железы Эндоскопическая ультразвуковая тонкоигольная аспирация (ЭУС-ТАБ) кистозных образований с последующим анализом жидкости из кисты используется в качестве диагностического инструмента для дифференциации доброкачественных, потенциально злокачественных и злокачественных кист поджелудочной железы. Разработаны цитологические щетки "через иглу" для увеличения клеточного содержимого в аспиратах. Простата Методы биопсии простаты включают трансректальную, трансперинеальную и трансуретральную биопсию. Нервная система Методы включают биопсию головного мозга, биопсию нерва и биопсию мозговой оболочки. Мочеполовая система Методы включают биопсию почки, биопсию эндометрия и конизацию шейки матки. Другие Другие локализации включают биопсию лимфатических узлов, биопсию мышц и биопсию кожи.

Bone A bone biopsy is a procedure in which bone samples are removed to find out if cancer or infection or other abnormal cells are present. A bone biopsy involves the outer layers of bone, unlike a bone marrow biopsy, which involves the innermost part of the bone. Bone biopsy should as rule be done after all necessary imagings performed. Jamshidi needle has replaced the open biopsy and fine needle aspiration Bone marrow Since blood cells form in the bone marrow, a bone marrow biopsy is employed in the diagnosis of abnormalities of blood cells when the diagnosis cannot be made from the peripheral blood alone. In malignancies of blood cells (leukemia and lymphoma) a bone marrow biopsy is used in staging the disease. The procedure involves taking a core of trabecular bone using a trephine, and then aspirating material. BreastBreast biopsy is often performed to assess or diagnose breast cancer, and can be performed by various methods such as fine needle aspirate (FNA), core needle biopsy (CNB), or surgical removal. Endovascular endothelial cells A micro 3D printed device adapted for endovascular techniques has been shown to harvest endothelial cells for transcriptomic analysis. Gastrointestinal tract Flexible endoscopy enables access to the upper and lower gastrointestinal tract, such that biopsy of the esophagus, stomach and duodenum via the mouth and the rectum, colon and terminal ileum are commonplace. A variety of biopsy instruments, such as the bioptome, may be introduced through the endoscope and the visualized site biopsied. Until recently, the majority of the small intestine could not be visualized for biopsy. The double balloon "push pull" technique allows visualization and biopsy of the entire gastrointestinal tract. Needle core biopsies or aspirates of the pancreas may be made through the duodenum or stomach. Lung Biopsies of the lung can be performed in a variety of ways depending on the location. Liver In hepatitis, most biopsies are not used for diagnosis, which generally occurs by other means. Rather, it is used to determine response to therapy which can be assessed by reduction of inflammation and progression of disease by the degree of fibrosis or, ultimately, cirrhosis. In the case of Wilson's disease, clinicians use biopsies to determine the quantitative copper level. Pancreatic cysts Endoscopic ultrasound guided fine needle aspiration (EUS FNA) of cystic lesions, followed by liquid cell analysis, has been used as a diagnostic tool for differentiating benign, potentially malignant, and malignant pancreatic cysts. 'Through‐the‐needle' cytologic brushes have been developed for increasing the cellular content in the aspirates. Prostate Forms of prostate biopsy include transrectal biopsy, transperineal biopsy and transurethral biopsy Nervous system Forms include brain biopsy, nerve biopsy, and meningeal biopsy Urogenital system Forms include renal biopsy, endometrial biopsy and cervical conization Other Other sites include lymph node biopsy, muscle biopsy, and skin biopsy

Анализ биопсированного материала

После проведения биопсии образец ткани, взятый у пациента, отправляется в патологоанатомическую лабораторию. Патологоанатом специализируется на диагностике заболеваний (таких как рак) путем изучения тканей под микроскопом. Когда лаборатория (см. гистологию) получает образец биопсии, ткань обрабатывается, и из образца извлекается чрезвычайно тонкий срез, который фиксируется на предметном стекле. Оставшаяся ткань сохраняется для возможного использования в дальнейших исследованиях, при необходимости. Предметное стекло с тканью обрабатывается красителями, которые окрашивают ткань, что позволяет более четко визуализировать отдельные клетки. Затем предметное стекло передается патологоанатому, который исследует ткань под микроскопом, выявляя любые отклонения. Патологоанатом составляет заключение, в котором перечислены все выявленные аномалии или важные результаты биопсии. Это заключение направляется хирургу, который первоначально выполнил биопсию пациенту.