Digital image analysis of HER2 immunostained gastric and gastroesophageal junction adenocarcinomas
Author
Nielsen, Sofie Lunden
Term
5. Term (Master thesis)
Education
Publication year
2015
Abstract
Baggrund: Det er svært at vurdere HER2-proteinudtryk i adenokarcinom i mavesæk og gastroøsofageal overgang (GEJ) manuelt. Resultater kan variere mellem observatører, tumorer er ofte ujævnt farvede (heterogene), og der findes flere scoringsregler. Vi undersøgte derfor, om digital billedanalyse (DIA) kan give en mere objektiv og præcis vurdering af HER2. Metoder: Vi analyserede 110 mave- og GEJ-adenokarcinomer ved hjælp af et vævsmikroarray (tre små vævskerne pr. tumor). Alle tilfælde blev farvet med to immunhistokemiske (IHC) tests (PATHWAY og HercepTest) for at måle HER2-protein på cellemembranen, samt undersøgt med FISH (fluorescens in situ hybridisering) for at påvise HER2-genamplifikation (flere kopier af genet). Patologer scorede IHC-præparater manuelt efter retningslinjer for både resektater og biopsier. Vi anvendte også HER2 CONNECT, en DIA-software oprindeligt udviklet til brystkræft, der beregner "connectivity" (hvor sammenhængende membranfarvningen er). Denne værdi blev omsat til standard IHC-kategorier (negativ, tvivlsom, positiv) med både publicerede grænseværdier fra brystkræft og nye grænseværdier. Præparater med udtalt cytoplasmatisk eller nukleær farvning, samt IHC-negative men FISH-amplificerede tilfælde, blev udelukket fra DIA-analysen. Resultater: Manuel scoring gav den bedste kombination af sensitivitet (evnen til at finde positive tilfælde) og specificitet (undgå falsk-positive), når biopsikriterier blev anvendt, med FISH som reference. Med brystkræft-grænseværdier gav HER2 CONNECT 72,7% sensitivitet og 100% specificitet for at identificere HER2-amplificerede tilfælde. Med de nye grænseværdier steg sensitiviteten til 100%, mens specificiteten forblev 100%. De nye grænseværdier reducerede også antallet af tvivlsomme IHC-resultater signifikant (med 50,0% for PATHWAY og 36,4% for HercepTest). Tre enkeltkerner med HER2-overekspression og -amplifikation blev klassificeret som negative af softwaren, men andre kerner fra samme tumorer muliggjorde korrekt klassifikation på sagsniveau. Konklusion: HER2 CONNECT virker som et effektivt værktøj til vurdering af HER2-proteinudtryk og genamplifikation i mave- og GEJ-adenokarcinom, især når grænseværdier tilpasses denne kræfttype.
Background: Manually assessing HER2 protein expression in gastric and gastroesophageal junction (GEJ) adenocarcinoma is challenging. Results can vary between observers, tumors are heterogeneous, and different scoring rules are used. We evaluated whether digital image analysis (DIA) can provide a more objective and precise assessment of HER2. Methods: We studied 110 gastric and GEJ adenocarcinomas using a tissue microarray (three small cores per tumor). All cases underwent two immunohistochemistry (IHC) assays (PATHWAY and HercepTest) to detect HER2 protein on the cell membrane, and fluorescence in situ hybridization (FISH) to detect HER2 gene amplification (extra gene copies). Pathologists also scored IHC slides by hand following guidelines for both resections and biopsies. We applied HER2 CONNECT, a DIA software originally developed for breast cancer, which calculates "connectivity" (how continuous the membrane staining is). We converted connectivity into standard IHC categories (negative, equivocal, positive) using published breast cancer cut-offs and newly defined cut-offs. Slides with excessive cytoplasmic or nuclear staining, and cases that were IHC-negative but FISH-amplified, were excluded from the DIA analysis. Results: Manual scoring achieved the best balance of sensitivity (ability to find positive cases) and specificity (avoiding false positives) when biopsy criteria were used, with FISH as the reference standard. Using breast cancer cut-offs, HER2 CONNECT reached 72.7% sensitivity and 100% specificity for identifying HER2-amplified cases. With the new cut-offs, sensitivity increased to 100% while specificity remained 100%. The new cut-offs also significantly reduced the number of equivocal IHC results (by 50.0% for PATHWAY and 36.4% for HercepTest). Three individual cores with HER2 overexpression and amplification were classified as negative by the software, but other cores from the same tumors led to correct case-level classification. Conclusion: HER2 CONNECT appears to be an effective tool for assessing HER2 protein expression and gene amplification in gastric and GEJ adenocarcinoma, especially when cut-offs are adapted to this cancer type.
[This abstract was generated with the help of AI]
Documents