Detection of ALK Gene Rearrangement in Non-small Cell Lung Cancer

Abstract

Introduction: Accurate determination of ALK rearrangement is important in lung cancer patients, especially in determining their eligibility for crizotinib therapy. Fluorescence in situ hybridization (FISH) has been regarded as the gold standard method for detecting ALK rearrangement. However, FISH requires a fluorescence microscope, and the signals are labile and rapidly fade over time. This study evaluates the concordance between ALK gene rearrangement in non-small cell lung cancer assessed by ALK FISH and a newly developed ALK chromogenic in situ hybridization (CISH) and correlates the results with ALK protein expression assessed by immunohistochemistry. Methods: A total of 465 formalin-fixed, paraffin-embedded non-small cell lung cancer samples were analyzed by ALK FISH (Path-Vysion, Vysis, Abbott) and ALK CISH. For comparison, all specimens were stained by immunohistochemistry (clone 5A4, Novocastra) and interobserver reproducibility was assessed. Results: We found that agreement between the pathologists on the CISH-determined ALK status was achieved in 449 patients (96.6%), and ALK rearrangement was identified in 18 patients (4.0%) in CISH method. Among these cases, 443 cases (95.3%) had results matching the corresponding FISH results: 17 rearranged, 425 wild types, and 1 discordant case. There was high concordance in the assessment of ALK gene rearrangement between FISH and CISH techniques (κ=0.92) and between observers (κ=0.97). In addition, there was high concordance in the ALK gene status and ALK protein expression between CISH and IHC tests (κ=0.82). Conclusions: CISH is a highly reproducible and practical method to detect ALK gene rearrangement and correlated well with ALK protein expression. Here, we present a diagnostic algorithm (Chung's SNUBH ALK protocol) to detect lung cancer with ALK rearrangements using IHC, FISH and CISH. Because CISH allows a concurrent analysis of histological features of the tumors and gene rearrangement, it appears to be a useful method in determining ALK gene rearrangement.

연구배경: 폐암 환자에서 ALK 유전자의 전위를 정확하게 확인하는 것은 crizotinib 치료의 가능성을 결정하는 데 매우 중요하다. 형광제자리 부합법은 현재까지 ALK 유전자 전위를 확인하는 가장 좋은 표준검사법으로 간주되고 있다. 그러나 형광제자리 부합법은 형광현미경이 필요하고 signal이 불안정하며 빠른 시간 안에 희미해진다. 본 연구에서는 비소세포폐암에서 ALK 유전자를 확인하는 방법으로 형광제자리 부합법과 새로 개발된 발색제자리 부합법을 비교하고 그 결과를 면역조직화학염색을 통한 ALK 단백 발현과 연관시켜 보고자 하였다. 연구방법: 총 465 증례의 비소세포 폐암 조직을 ALK 형광제자리 부합법 probe와 발색제자리 부합법 probe를 사용해 부합시켜 분석하였다. 비교 분석을 위해 모든 증례에 대해 면역조직화학염색을 시행하였고 관찰자 내, 관찰자 간 재현성을 평가하였다. 연구결과: ALK 전위 결과는 발생제자리 부합법을 통해 96.6% 인 449명의 환자에서 평가하였으며 ALK 유전자 전위는 4.0%인 18명의 환자에서 관찰되었다. 이 중 95.3%인 443 증례는 형광제자리 부합법 결과와 일치하였으며 17 증례에서 전위가 확인되었고, 425 증례에서 음성이었다. 형광제자리 부합법과 발색제자리 부합법 간의 일치율은 카파 값 0.97로 높은 결과를 보였으며 관찰자간 일치도도 카파 값 0.97로 높은 결과를 보였다. 또한, 발색제자리 부합법으로 확인한 ALK 유전자 전위와 면역조직화학염색을 통한 ALK 단백발현 간에도 카파 값 0.82 로 높은 상관성을 보였다. 결론: 발색제자리 부합법은 ALK 유전자 전위를 확인하기 위한 재현성이 높고 실질적인 방법이다. 발색제자리 부합법은 종양의 조직학적 특성을 유전자 전위상태와 동시에 분석할 수 있다는 점에서 ALK 유전자 전위를 정확하게 확인하는 데 유용한 기법으로 사용될 수 있다.