Application of tissue microarrays to the assessment of estrogen, progesterone and HER2 receptors in breast carcinoma

Abstract

Rak piersi w Polsce od lat zajmuje pierwsze lub drugie miejsce wśród nowotworów, zarówno pod względem liczby zachorowań jak i zgonów wśród kobiet. Histologiczny podział wyróżnia: raka przedinwazyjnego (in situ) przewodowego i zrazikowego oraz raka inwazyjnego (naciekającego) przewodowego i zrazikowego. Rak inwazyjny przewodowy stanowi ok. 85 – 90% wszystkich raków inwazyjnych sutka; w tej grupie wyszczególnia się także inne, rzadziej spotykane podtypy tego nowotworu, np.: rak rdzeniasty, rak koloidowy i rak cewkowaty.W diagnostyce i ocenie zaawansowania tej choroby kluczową rolę odgrywa badanie histopatologiczne. Obecnie coraz większe znaczenie w tym zakresie ma analiza markerów biologicznych, ze szczególnym uwzględnieniem białkowych markerów komórkowych. Analiza steroidowych receptorów hormonalnych (ER - estrogenowych i PR - progesteronowych) oraz błonowych receptorów HER2 ma dla pacjentów z rakiem sutka wartość zarówno prognostyczną jak i predykcyjną. Stwierdzona ekspresja ER i PR uzasadnia zastosowanie w terapii choroby tamoksyfenu, fulvestrantu lub inhibitorów aromatazy, natomiast nadekspresja HER2 jest wskazaniem do wdrożenia leczenia trastuzumabem (Herceptin ®). Zastosowanie techniki mikromacierzy tkankowych (TMA) w połączeniu z różnymi metodami badawczymi może znacznie ułatwić badania naukowe nad markerami biologicznymi (przeprowadzane na szeroką skalę) oraz przyspieszyć czas analizy i zmniejszyć jej koszty w przypadku rutynowej diagnostyki raka piersi. W niniejszej pracy przeanalizowano skuteczność wykorzystania TMA w połączeniu z badaniem immunohistochemicznym do oceny ekspresji receptorów ER, PR i HER2 w raku piersi. Do badań wykorzystano materiał tkankowy pobrany od 106 osób ze zdiagnozowanym inwazyjnym rakiem przewodowym. Przygotowując multibloczki z każdego preparatu pobrano po 3 cylindry tkankowe. Wybarwione preparaty zeskanowano (ScanScope, Aperio Technologies, USA), a ekspresję poszczególnych receptorów w cylindrach oceniono na preparatach wirtualnych (ImageScope 10, Aperio Technologies, USA). Analizę statystyczną przeprowadzono przy pomocy programu Statistica 10 (StatSoft Inc., USA), wykorzystując test χ2, test dokładny Fishera oraz współczynniki korelacji: Pearsona i gamma. Dodatkowo w programie GraphPad (http://graphpad.com/quickcalcs/) obliczono wartość statystyki Kappa. Poziom istotności przyjęto na poziomie 0,05. Wyniki uzyskane przy użyciu TMA porównano z odczytami uzyskanymi w analizie pełnego skrawka tkankowego.Dla wszystkich trzech analizowanych receptorów (ER, PR i HER2) wyniki, zarówno w ocenie poszczególnych cylindrów jak i całych przypadków, wykazywały zgodność w analizie obiema technikami. Stopień zgodności wyników między tymi technikami dla ER i PR, przy ocenie stanu receptora jako dodatni/ujemny, były określane jako „duże”. W przypadku analizy receptora HER2 duży stopień zgodności uzyskano, gdy jego ekspresję oceniano w skali od 0 do 3+, zaś umiarkowany przy ocenie w kategoriach dodatni/ujemny. Ponadto zanotowano dość dużą ilość strat materiału w obrębie TMA (od 25,8% dla PR do 38,05% dla HER2). Otrzymane wyniki potwierdzają skuteczność zastosowania TMA do oceny wyżej wymienionych receptorów w diagnostyce raka piersi.Breast carcinoma is the most frequent female cancer worldwide. Histologically it can be classified as in situ (ductal or lobular) or invasive (ductal or lobular) carcinoma. Invasive ductal carcinoma constitutes about 85 – 90% of all invasive breast cancer cases; in this group special subtypes can be distinguished, e.g.: medullary, colloid and tubular carcinoma.In diagnosis and staging of cancer histopathology plays the crucial role. Currently, analysis of biomarkers, especially cellular proteins, is becoming of prime importance. Assessing steroid hormonal receptors (ER – estrogen and PR – progesterone receptor) and membrane HER2 receptor has a predictive and a prognostic value breast cancer patients. Positive ER and PR status allows treatment with tamoxifen, fulvestrant and aromatase inhibitors, while overexpression of HER2 receptor allows treatment with trastuzumab (Herceptin ®).Tissue microarray (TMA) coupled with immunohistochemistry or FISH shortens time and lowers costs of biomarker analysis. In this study TMAs were used for assessing ER, PR and HER2 expression in breast cancer samples and effectiveness of such approach was evaluated. Paraffin-embedded tissue from 106 patients with diagnosed invasive ductal breast carcinoma was used for the study. The TMA was constructed with Tissue Microarrayer semi-automatic device, with 3 cores for each case. Immunohistochemistry was performed using standard protocol. The slides were scanned into virtual slides with ScanScope device (Aperio Technologies, USA), and virtual slides were used for assessing the expression of ER, PR and HER2 receptors, otherwise by standard methodology. Statistical analysis was done with Statistica 10 (StatSoft Inc., USA), using the χ2 test, Fisher’s test and Pearson’s and gamma correlation coefficient. GraphPad (http://graphpad.com/quickcalcs/) was used for calculating kappa statistics. The level of significance was set to 0,05. The results obtained with TMA were compared with previously done routine receptor assessment. For each of 3 analyzed receptors (ER, PR and HER2) similar results were obtained both with TMA and standard method, analyzing both individual tissue cores or entire cases. The concordance rate between those techniques was particularly high for ER and PR if positive or negative result of the test was analyzed. For HER2 high concordance rate was obtained when its expression was estimated in 0 to 3+ scale, but concordance was estimated as moderate if positive versus negative status was assessed. Relatively high number of cores was lost from the TMA (from 25,8% for PR to 38,05% for HER2). These results confirm that TMA might be a valuable choice for of analysis of PR, ER and HER2 in breast cancer