微阵列技术用于检测乳腺癌人表皮生长因子受体2基因状态
2023-09-22
来源:星星旅游
中华乳腺病杂志(电子版)2011年1O月第5卷第5期Chin J Breast Dis(E1ectronic Edition),0ct0ber 2011.V01.5.N0.5 ・9・ ・临床研究 微阵列技术用于检测乳腺癌人表皮生长因子 受体2基因状态 蒋会勇 马永权张雪峰 【摘要】 目的探讨细胞核微阵列技术及组织微阵列技术用于检测乳腺癌组织中HER一2基因扩 增和蛋白表达状态。方法 将248例乳腺癌普通组织蜡块制成组织微阵列组,应用免疫组织化学法 (IHC)和荧光原位杂交法(FISH)分别检测HER一2基因和蛋白表达。两种检测方法的一致性采用检验, 并以FISH检测结果为金标准,绘制IHC检测乳腺癌HER-2表达的Roe曲线图。结果248例乳腺癌 FISH与IHC检测结果一致性分析显示:Kappa=0.711,P:0.000,两种检测方法的一致性尚可。IHC检 测乳腺癌HER-2 Roe曲线下面积为0.888,P=0.000,约登指数为0.700,准确率为87.9%。IHC(++)中 4例为17号染色体单体型,占FISH阳性病例总数的5.26%(4/76)。IHC(+++)中5例为17号染色体 多倍体型,FISH检测均为阴性,占FISH阴性总例数的2.9%(5/172)。IHC的检测可以较好地反映出 FISH的结果。结论细胞核微阵列及组织微阵列技术用于检OnjJ ̄.L腺癌HER・2基因状态有着节约实验 成本、同一性好、结果可靠的优点。 【关键词】组织微阵列;免疫组织化学法;荧光原位杂交;HER一2;乳腺肿瘤 【中图法分类号】 R655.8 【文献标识码】 A Nuclei and tissue microarrays technique in detecting HER-2 gene expression in breast carcinoma lfANG Hui—yong,MA Yong—quart,ZHANG Xue ng.Department of General Surgery,General Hospital of Shenyang Military Region,Shenyang 110016,China Corresponding author:ZHANG Xue-reng,E—mail:huiyongj@126.corn 【Abstract】 Objective To investigate the usage of nuclei and tissue microarrays technique in detecting HER一2 gene ampliifcation and protein expression in breast carcinoma.Methods Two hundred and forty—eight breast carcinoma paraffin embedded tissue blocks were used to construct tissue microarray groups.Fluorescence in situ hybridization(FISH)and immunohistochemistry(IHC)were used to detect the expressions of HER一2 gene and protein.The detection results of the two methods were analyzed using Kappa test.Taking the results obtained from FISH analysis as the gold standard,the Roe curve of IHC detecting HER-2 expression was drawn.Results The Kappa test of the two methods showed an acceptable consistency(Kappa=0.71 1,P= 0.000).The area under the Roe curve of IHC detecting HER一2 expression was 0.888(P=0.000),the Youden’s index was 0.700 and an accuracy was 87.9%.Four of the IHC(++)cases had haplotype of chromosome 17,with a positive rate of 5.26%(4/76)of the FISH positive cases.Five of the IHC(+++) cases had polyploid of chromosome 17。with a negative rate of 2.9%(5/172)of the FISH negative cases, indicating IHC results could better reflect FISH results.Conclusions Nuclei and tissue microarrays technique can be used in detecting HER一2 gene ampliicatifon and protein expression,and has the advantages of low cost and relatively reliable results. 【Key words】 tissue microarray;immunobistoehemistry;fluorescence in situ hybridization;HER-2; breast carcinoma 乳腺癌是妇女最常见的恶性肿瘤之一,近年 来乳腺癌发病率不断上升,而且有年轻化趋势,严 重威胁女性健康 。HER-2基因过度表达已被 作者单位:110840沈阳,沈阳军区总医院普通外科 证实与乳腺癌患者的预后及化疗、激素治疗的效 果密切相关 。 通信作者:张雪峰,E-mail:huiyongj@126.COB ・10・ 中华乳腺病杂志(电子版)2011年10月第5卷第5期Chin J Breast Dis(Electronic Edition),October 201l,V01.5,No.5 检测HER-2基因状态的方法很多,包括蛋白 水平和基因水平 。检测HER一2状态最客观的 方法是荧光原位杂交法(fluorescence in situ hybri. dization,FISH)检测基因扩增和免疫组织化学法 (immunohistochemistry,IHC)检测蛋白的表达情 况 J。笔者在相关检测过程中发明了细胞核阵列 加1O txl HER-2/neu DNA探针及CEP17探针,按探 针说明书混合,快速加一盖玻片,以封口胶封闭切 片,以防蒸发,37℃孵育6~16 h,去除盖片,按照供 应商建议的强度和清洗条件洗涤探针,略干后 DAPI(4 ,6-Diamidino-2一phenylindole dihydroch lor— ide,4 ,6.二氨基一2-苯基吲哚)复染,置荧光显微 镜下观察杂交结果。 1.4组织微阵列IHC法检测乳癌HER-2蛋白的 方法(发明专利号:ZL 2005 1 0100216.6)。。 进行 FSIH,同时采用组织微阵列组 的方法进行IHC 检测,使所有检测在同一条件下进行,更具可比 性,同时节约了实验成本,实验结果更可靠。 1材料与方法 1.1临床标本 收集沈阳军区总医院2008年5月一2010年 5月病理诊断明确的乳腺癌标本248例,患者均 为女性,平均年龄48.3岁(31~84岁),所有病例 均经手术治疗。 1.2主要仪器及试剂 荧光显微镜:奥林巴斯BX61型(日本Olympus 公司);组织微阵列仪:MTA1.Manual Tissue Arrayer (德国Beecher Instruments公司);FISH图像采集系 统:CX13(黑白)(CCD瑞士Baumer公司);显微切 割仪:AG 22331 Micro Dissector(德国Eppendoff公 司);探针:HER-2/neu DNA探针及CEP17探针和杂 交缓冲液购于美国vysis公司。免疫组织化学sP试 剂盒购自北京中山生物技术有限公司;HER.2单克 隆抗体购于福州Maxim公司。 1.3细胞核阵列FISH检测HER一2基因扩增 1.3.1从石蜡包埋组织中提取细胞核:先对石 蜡包埋组织进行HE染色,在显微镜下确定肿瘤 细胞密集的部位,切20 m厚石蜡切片,对照HE 染色片,利用显微切割仪切除非肿瘤组织及坏死 组织,按照文献[5]所述的方法进行细胞核提取。 1.3.2细胞核阵列的制作:为了使所有待测样 品在同一条件下检测及节约探针,笔者发明了利 用细胞制作阵列的技术,一次将100例样品的细 胞排列在同一切片上进行实验 j。 1.3.3荧光原位杂交:将预制的细胞阵列玻片浸 入固定液中固定1 h。将玻片取出,空气中干燥后 置pH6.0的柠檬酸盐缓冲液中,微波加热10 rain, 取出置2xSSC溶液中,37 cCI置15 rain,0.4%胃 蛋白酶中适当消化,梯度乙醇(70%,85%,100%) 脱水,各2 min。移出玻片于100%乙醇中,以纸 巾吸干乙醇,置45℃~50℃烤箱中蒸发乙醇。 表达 首先制作全部标本的组织微阵列蜡块,然后 采用常规sP法进行免疫组织化学染色,检测 HER-2蛋白的表达。为保证IHC和FISH检测的 一致性,在进行FISH和IHC时选取的是同一蜡 块标本。 1.5结果判断 免疫组织化学染色结果参照美国食品和药品 管理局(FDA)标准 j:光镜下观察以细胞膜棕黄 染色为阳性,分为0—3级:0级为无细胞染色或< 10%的肿瘤细胞胞膜较弱染色;1级为≥10%的 肿瘤细胞胞膜部分较弱染色;2级为大于10%的 肿瘤细胞胞膜完全较弱到中等染色;3级为大于 1O%的肿瘤细胞胞膜完全、均一强染色。所有结 果均经两次重复观察,计分不一致者经再次观察 确认。美国的一项调查显示,IHC检测假阳性率 平均为18%,FISH为13% ,因此2007年美国 FDA重新制定了乳腺癌IHC及FISH的标准,这 一标准将乳癌IHC(+十+)定义为大于30%的肿瘤 细胞呈现强的、完整的细胞膜着色,显然这一标准 是为了减少假阳性率而制定的。本研究目的是了 解采用新的组织微阵列技术及细胞核阵列技术 IHC与FISH的一致性,为了便于同以往发表的文 献进行对比,因此仍采用传统旧的标准。 荧光原位杂交结果判断 :HER一2基因检测 的探针同时含有HER一2基因(标记为橘红色荧 光)和该基因所在的17号染色体着丝粒(标记绿 色荧光)序列的混合探针。杂交的组织、细胞中有 75%的细胞核显示出双色信号时,视为试验成功。 且红、绿信号互为对照,癌与非癌细胞互为对照。 具体操作:(1)红色信号的总数与绿色信号的总 数比值≥2时,为HER.2基因扩增,否则为无扩 增;(2)若红、绿两信号的比值>20或众多信号连 接成簇时可不计算,即视为基因扩增;(3)若比值 介于1.8~2.2之间,则需要再计算20个细胞核 中的信号或由另外一个分析者重新计数。如仍为 中华乳腺病杂志(电子版)2011年10月第5卷第5期Chin J Breast Dis(Electronic Edition),Oct0her 2011.v01.5.No.5 ・11・ 临界值,则在检测报告中注明;(4)若HER.2基因 扩增在不同癌细胞中存在异质性时,应在另一乳 腺癌组织区域再计算20~30个癌细胞核中的红、 绿信号值,报告其最大值,并加以注释;(5)在肿 瘤细胞核中仅有一个绿色信号的病例诊断为17 表1 248例乳腺癌HER一2的FISH与IHC检测结果 号染色体单倍体;(6)红色荧光信号的总数与绿 色荧光信号的总数比值<2且绿色荧光信号≥3 为17号染色体多倍体型。 1.6统计学处理 统计学处理采用SPSS 11.5软件,两种方法 检测结果的比较采用一致性Kappa检验。以 FISH检测结果为金标准,绘制1HC检测乳腺癌 HER一2 ROC曲线;P<0.050。有统计学意义。 2 结果 IHC:免疫组织化学检验;FISH:荧光原位杂交检验 表2两种方法检测乳腺癌HER.2状态一致『生分析 2.1 IHC检测结果 248例乳腺癌标本中,IHC(一)为90例,IHC (+)为49例,IHC(++)为37例,IHC(+++)为 IHC:免疫组织化学检验;FISH:荧光原位杂交检验 5例为17号染色体多倍体型,FISH检测均为阴性 (红色荧光信号的总数与绿色荧光信号的总数比值 <2且绿色荧光信号I>3),占FISH阴性总例数2.9% (5/172)。 72例。根据IHC结果判断标准,阴性176例,阳 性72例,阳性率为29.0%(表1,图1)。 2.2 FISH检测结果 248例乳腺癌病理标本中,FISH阴性172例 3讨论 (图2a),FISH阳性76例(图2b)(表1),FISH阳 笔者自己研究出了细胞阵列技术(发明专利 性率为30.6%。 号:ZL 2005 1 0100216.6)并将其用于FISH检 2.3 IHC与FISH的结果比较 测 J,一次可以完成100例样本的检测,并且所用 248例乳腺癌FISH与IHC的检测结果见表1。 探针量与传统方法做1例检测的量相同,大大降 将IHC(一)~(++)合并后行一致性检验,Kappa= 低了检测成本。利用细胞核阵列进行FISH检测, 0.711,P=0.000(表2),IHC检测阳性者FISH检测 所有病例均在同一条件下进行,可比性强,结果更 结果也趋向阳性。同时以FISH检测为金标准,以 为可信。通过这种方法同样克服了利用包埋组织 IHC为变量指标绘制ROC曲线图,测得曲线下面 进行FISH成功率低,高背景的缺点。制作细胞核 积为0。888,P=0.000,以IHC(+++)为诊断界值,其 阵列提取细胞时利用的是整张切片,因此所分析 准确率为87.9%(图3,表3)。通过IHC的检测可 的细胞应该包含了多个癌浸润部位,且每个阵列 以较好的反映出FISH结果。 点中细胞数可达500个 J,可以达到FISH检测的 要求。 2.4 17号染色体单体型与多倍体型 IHC(++)中4例为l7号染色体单体型,其 FISH检测结果均为阳性(红色荧光信号的总数与 绿色荧光信号的总数比值t>2且绿色荧光信号<1), 占FISH阳性病例总数5.26%(4/76)。IHC(+++)中 由于在本实验中采用了新的提取细胞核的方 法,并且采用了较厚的组织切片,这样可以保证完 整的细胞核占绝对优势,因此在检测HER一2基因 状态时可以避免假阴性的产生。 表3 IHC检测乳腺癌HER一2的ROC曲线下面积及其他指标 IHC:免疫组织化学检验;FISH:荧光原位杂交检验;A:ROC曲线下面积 ・12・ 中华乳腺病杂志(电子版)2011年10月第5卷第5期Chin J Breast Dis(Electronic Edition),October 2011,Vo1.5,No.5 在进行HER-2免疫组织化学分子检测时采用组 检测结果,在检测过程中需排除是否为17号染色 织微阵列组技术,使所有组织在同一条件下进行 实验,保证了实验结果的准确性 。 本实验对248例病理诊断为乳腺癌的组织分 别行IHC和FISH检测,两种方法检测的结果进 行一致性检验得出的结果:Kappa=0.711,P= 0.000。IHC(+++)共72例,其中有59例FISH为 阳性,说明大多数HER.2蛋白过度表达的肿瘤, 其HER一2基因存在扩增。有13例IHC(+++)而 FISH阴性的病例,文献报道这类患者预后与IHC 阳性患者相近似,但没有明确提出是否应用靶向 药物治疗¨ 。分析除了基因扩增外,还可能存在 转录和翻译水平的调控,导致HER一2蛋白过度表 达,另外肿瘤对靶向药物的敏感性同时还受到肿 机体免疫机能等条件的影响 。 在FISH阳性结果病例中8例IHC(一~+), 占FISH阳性结果总数的10.5%(8/76),与文献 报道的比率相符 。观察FISH染色切片并计数 细胞核红色荧光信号,均在4~8之间。提示这部 分患者为基因低水平扩增。以FISH检测结果为 金标准,IHC检测的ROC分析显示,曲线下面积 为0.888,P=0.000;以IHC(+++)为诊断界值,其 准确率是87.9%。这说明通过IHC的检测可以 较好的反映出FISH的结果。 体单倍体。 (本文图1~3见光盘) 参考文献 [1]Yoshida N,Omoto Y,Inoue A,et a1.Prediction of prognosis of estrogen receptor-positive breast cancer with combination of selected estrogen—regulated genes[J].Cancer Sci,2004,95 (6):496-502. [2]Parkin DM,Bray F,Ferlay J,et a1.Global cancer statistics, 2002[J].CA Cancer J Clin,2005,55(2):74.108. [3]Paik S,Kim C,Wolmark N.HER2 status and benefit from adjuvant trastuzumab in breast cancer[J].N Engl J Med, 2008,358:1409-1411. [4]Hanna W,Kahn HJ,Trudeau M.Evaluation of HER-2/neu (erbB-2)status in breast cancer:from bench to bedside[J]. Mod Pathol,1999,12(8):827.834. [5]Slodkowska J,Filas V,Buszkiewicz E,et a1.Study on breast carcinoma Her2/neu and hormonal receptors status assessed by automated images analysis systems:ACIS III(Dako)and ScanScope(Apefio)[J].Folia Histochem Cytobiol,2010, 48(1):19—25. [6]Jiang FIT,Zhang SQ,Zhao T.A new method to make nuclei or cell mieroan'ays[J].Diagn Mol Pathol,2006,15(2):109—114. [7]Jiang HY,Zhang XF,Liu L,et a1.A novel tissue array technique for high—through put tissue mieroarray analysis: microarray groups[J].In Vitro Cell Dev Biol Anim,2007, 43(3/4):109-1l2. 本组17号染色体单体型病例FISH染色均是 阳性,文献报道这类患者与整倍体FISH阳性患者 的预后明显不同,对靶向药物治疗不敏感 。提 示当IHC(++)时有必要进行FISH检测来评价 HER一2基因状态。认为17号染色体单体型的细 胞核内红绿荧光信号比值大于2,但是每个细胞 核内红色信号绝对数小于整倍体,导致HER一2基 因在转录、翻译水平上低于整倍体FISH阳性病 例,可能出现乳腺癌细胞膜HER一2蛋白表达较 低,而致IHC染色弱阳性或阴性可能。另外,17 号染色体单体型染色体本身是个畸变染色体,可 能是乳腺癌HER一2基因一个特殊亚型,因而有不 同的预后。 IHC检测方法与FISH检测方法是通过两个 不同途径来检测乳腺癌细胞HER-2蛋白表达和 HER-2基因状态,FISH检测虽精确、稳定,但试剂 昂贵、要求条件苛刻,主要反映细胞遗传信息;而 IHC检测敏感、试剂相对廉价,主要反映细胞功能 状态。目前许多学者过于看重FISH检测方法。 本实验证明IHC检测结果能够较好地反映FISH [8] Mass RD,Press MF,Anderson S,et a1.Evaluation of clinical outcomes according to HER2 detection by fluorescence in situ hybridization in women with metastatic breast cancer treated with trastuzumab.Clin Breast Cancer,2005,6(3):240-246. [9]Hicks DG,Tubbs RR.Assessment of the HER2 status in breast cancer by luorescence ifn situ hybridization:a technical review with interpretive guidelines[J].Hum Pathol,2005,36(3): 250-261. [10]Dean Colomb W,Esteva FJ.Her2一positive breast cancer: herceptin and beyond[J].Eur J Cancer,2008,44(18): 2806-2812. [11]Park S,Jiang z,Mortenson ED,et a1.The therapeutic effect of anti-HER2/neu antibody depends on both innate and adaptive immunity[J].Cancer Cell,2010,18(2):160—170. [12]0’Malley FP,Thomson T,Julian J,et a1.HER2 testing in a population—based study of patients with metastatic breast cancer treated with trastuzumab[J].Arch Pathol Lab Med,2008, 132(1):61-65. [13]Risio M,Casorzo L,Redana S,et a1.HER2 gene-amplified breast cancers with monosomy of chromosome 17 are poorly responsive to trastuzumab-based treatment[J].Oncol Rep, 2005,13(2):305—309. (收稿日期:2011-01—26) (本文编辑:赵彬) 蒋会勇,马永权,张雪峰.微阵列技术用于检测乳腺癌人表皮生长因子受体2基因状态[J/CD].中华乳腺病杂志:电 子版,2011,5(4):525—533.