Das Einbetten ist der Schritt, der das verarbeitete Gewebe in der richtigen Ausrichtung zum Schneiden präsentiert. Durch Biobanking wird sichergestellt, dass überschüssiges Gewebe, Blöcke und Objektträger unter Bedingungen konserviert werden, die ihren diagnostischen und wissenschaftlichen Wert über Jahrzehnte hinweg bewahren.

Der Einbettungsprozess

Durch die Einbettung wird infiltriertes Gewebe in einen festen Paraffinblock umgewandelt, der in ein Mikrotomfutter eingespannt werden kann. Der Prozess nutzt ein Einbettungszentrum – eine beheizte Plattform (60-65 °C) mit Spendern für geschmolzenes Paraffin, eine Kühlplatte (-5 bis -10 °C) für eine schnelle Erstarrung und auf die gleiche Temperatur wie das Paraffin erhitzte Pinzetten.

Schritte: Eine Metallform (Grundform) entsprechender Größe wird mit geschmolzenem Paraffin gefüllt. Der Gewebeschnitt wird mit einer erwärmten Pinzette aus der Kassette in das Paraffin überführt. Das Gewebe wird so ausgerichtet, dass die zu schneidende Oberfläche nach unten zeigt (der Boden der Form wird zur Schnittfläche). Die beschriftete Gewebekassette wird auf die Form gelegt und zusätzliches Paraffin wird zugeführt, um die Kassette zu füllen. Die Form wird auf die Kühlplatte gestellt; Die Verfestigung beginnt innerhalb von 2-3 Minuten. Nach vollständiger Aushärtung (5-10 Minuten) wird der Block aus der Form genommen.

Orientierung nach Gewebetyp

Die richtige Ausrichtung maximiert die diagnostischen Informationen. Hautexzisionen – am Rand eingebettet, um Epidermis, Dermis und Unterhautgewebe in einem einzigen Abschnitt darzustellen. Gastrointestinale Biopsien – am Rand eingebettet, um die volle Schleimhautdicke vom Oberflächenepithel bis zur Muscularis mucosae zu zeigen. Stanznadelbiopsien – parallel zur Schnittfläche eingebettet, mehrere Stanzen parallel in derselben Ebene ausgerichtet. Kleine fragmentierte Biopsien – vor der Verarbeitung in Linsenpapier eingewickelt oder in Agar eingebettet, um den Verlust kleiner Fragmente zu verhindern.

Bei der Randbeurteilung müssen die Randabschnitte frontal (senkrecht) eingebettet werden, damit die eingefärbte Oberfläche an der Schnittfläche geschnitten wird. Lymphknoten – halbiert, wenn >5 mm; eingebettete Schnittfläche nach unten, um das Knotenparenchym im Schnitt zu maximieren.

Lagerung von Paraffinblöcken

Paraffinblöcke sind das wichtigste Archivmaterial in der Histopathologie. Sie sind bei Raumtemperatur unbegrenzt haltbar – Paraffin ist chemisch inert und Blöcke bleiben jahrzehntelang schneidbar. Lagerbedingungen: kühl (15–25 °C), trocken (Feuchtigkeit vermeiden, die Schimmel begünstigt) und dunkel (Licht baut einige Antigene ab). Blöcke werden in beschrifteten Ablagesystemen – numerisch nach Zugangsnummer – in feuerfesten Schränken aufbewahrt. Die Aufbewahrungsfrist für Paraffinblöcke variiert je nach Gerichtsbarkeit: typischerweise 10–20 Jahre für Diagnoseblöcke; Sperrungen aus Lehrakten und Forschung können auf unbestimmte Zeit aufbewahrt werden.

Gewebe-Microarray-Konstruktion

Gewebemikroarrays (TMAs) ermöglichen die gleichzeitige Analyse von Hunderten von Gewebeproben auf einem einzigen Objektträger. Ein TMA-Arrayer entfernt 0,6–2,0 mm große Kerne aus Spenderparaffinblöcken (ausgewählte Regionen von Interesse – z. B. Tumorzentrum, invasiver Rand) und bettet sie in einem Gittermuster wieder in einen Empfängerblock ein. Abschnitte aus der TMA können durch H&E, IHC oder In-situ-Hybridisierung für eine Hochdurchsatzanalyse gefärbt werden. TMAs werden häufig zur Biomarkervalidierung, IHC-Optimierung und Forschung eingesetzt.

Biobanking von gefrorenem Gewebe

Gefrorenes Gewebe ist der Goldstandard für die molekulare Analyse, da durch das Einfrieren RNA, DNA und Proteine ohne den durch die Formalinfixierung verursachten Abbau erhalten bleiben. Protokoll: Frisches Gewebe (innerhalb von 20–30 Minuten nach der Entnahme entnommen) wird in 5–10 mm große Stücke geschnitten, in ein Kryoröhrchen gegeben und in flüssigem Stickstoff oder Isopentan gekühlt auf Trockeneis eingefroren. Gefrorenes Gewebe wird bei -80 °C oder in der Dampfphase von flüssigem Stickstoff (-150 °C) gelagert. Die Optimal Cutting Temperature (OCT)-Verbindung wird zum Einbetten von gefrorenem Gewebe für Kryostatschnitte verwendet.

Zu den Qualitätsindikatoren für gefrorenes Biobanking gehören: Kaltischämiezeit (Minuten), Gefrier-Auftau-Zyklen (minimieren), Lagertemperatur und RNA-Integritätszahl (RIN > 7 für die meisten molekularen Anwendungen). H&E-Kontrolle – jeder gefrorene Block sollte einen H&E-gefärbten Abschnitt haben, um den Gewebegehalt und die Qualität zu überprüfen.

Formalinfixiertes, in Paraffin eingebettetes (FFPE) Gewebe für die Forschung

FFPE-Gewebe ist die am häufigsten vorkommende Ressource für retrospektive Forschung, da Diagnoseblöcke überall verfügbar sind. Aus FFPE-Gewebe extrahierte Nukleinsäuren sind fragmentiert und chemisch modifiziert (Desaminierung, Vernetzung), aber ausreichend für PCR, gezielte Sequenzierung und IHC. DNA aus FFPE ist für die meisten molekularen Tests mit Amplikons mit bis zu 300 Basenpaaren ausreichend. RNA aus FFPE ist stärker abgebaut – geeignet für gezielte Genexpressionsanalysen, jedoch nicht für transkriptomweite Studien ohne spezielle Protokolle.

Ethische und regulatorische Überlegungen

Für die Verwendung von überschüssigem Gewebe zu Forschungszwecken ist beim Biobanking eine Einverständniserklärung erforderlich. Viele Institutionen arbeiten nach einem breiten Einwilligungsmodell, bei dem Patienten künftigen, nicht näher bezeichneten Forschungsarbeiten zustimmen. Anonymisierung entfernt direkte Identifikatoren; De-Identifizierung ersetzt Identifikatoren durch einen Code. Die Verwendung von diagnostischem Gewebe zu Forschungszwecken ohne Zustimmung erfordert die Genehmigung der Ethikkommission. Vorschriften (HIPAA in den USA, DSGVO in Europa, Human Tissue Act im Vereinigten Königreich) regeln die Lagerung, den Transfer und die Forschungsverwendung von Gewebe. Laborprogramme zur Qualitätssicherung umfassen regelmäßige Audits der Blocklagerung, der Etikettierungsgenauigkeit und der Abrufzeiten.