A comparison of immunohistochemical assays and FISH in detecting the ALK translocation in diagnostic histological and cytological lung tumor material.

Introduction: Detection of the ALK rearrangement in a solid tumor gives these patients the option of crizotinib as an oral form of anticancer treatment. The current test of choice is fluorescence in situ hybridization (FISH), but various cheaper and more convenient immunohistochemical (IHC) assays have been proposed as alternatives. 
Methods: Fifteen FISH-positive cases from patients, seven with data on crizotinib therapy and clinical response, were evaluated for the presence of ALK protein using three different commercially available antibodies: D5F3, using the proprietary automated system (Ventana), ALK1 (Dako), and 5A4 (Abcam). A further 14 FISH-negative and three uncertain (<15% rearrangement detected) cases were also retrieved. Of the total 32 specimens, 17 were excisions and 15 were computed tomography-guided biopsies or cytological specimens. All three antibodies were applied to all cases. Antibodies were semiquantitatively scored on intensity, and the proportion of malignant cells stained was documented. Cutoffs were set by receiver operating curve analysis for positivity to optimize correct classification. 
Results: All three IHC assays were 100% specific but sensitivity did vary: D5F3 86%, ALK 79%, 5A4 71%. Intensity was the most discriminating measure overall, with a combination of proportion and intensity not improving the test. No FISH-negative IHC-positive cases were seen. Two FISH-positive cases were negative with all three IHC assays. One of these had been treated with crizotinib and had failed to show clinical response. The other harbored a second driving mutation in the EGFR gene.
Conclusions: IHC with all three antibodies is especially highly specific (100%) although variably sensitive (71%-86%), specifically in cases with scanty material. D5F3 assay was most sensitive in these latter cases. Occasional cases are IHC-positive but FISH-negative, suggesting either inaccuracy of one assay or occasional tumors with ALK rearrangement that do not express high levels of ALK protein.

Establishing an EGFR mutation screening service for non-small cell lung cancer - sample quality criteria and candidate histological predictors.

INTRODUCTION: EGFR screening requires good quality tissue, sensitivity and turn-around time (TAT). We report our experience of routine screening, describing sample type, TAT, specimen quality (cellularity and DNA yield), histopathological description, mutation result and clinical outcome. METHODS: Non-small cell lung cancer (NSCLC) sections were screened for EGFR mutations (M+) in exons 18-21. Clinical, pathological and screening outcome data were collected for year 1 of testing. Screening outcome alone was collected for year 2. RESULTS: In year 1, 152 samples were tested, most (72%) were diagnostic. TAT was 4.9 days (95%confidence interval (CI)=4.5-5.5). EGFR-M+ prevalence was 11% and higher (20%) among never-smoking women with adenocarcinomas (ADCs), but 30% of mutations occurred in current/ex-smoking men. EGFR-M+ tumours were non-mucinous ADCs and 100% thyroid transcription factor (TTF1+). No mutations were detected in poorly differentiated NSCLC-not otherwise specified (NOS). There was a trend for improved overall survival (OS) among EGFR-M+ versus EGFR-M- patients (median OS=78 versus 17 months). In year 1, test failure rate was 19%, and associated with scant cellularity and low DNA concentrations. However 75% of samples with poor cellularity but representative of tumour were informative and mutation prevalence was 9%. In year 2, 755 samples were tested; mutation prevalence was 13% and test failure only 5.4%. Although samples with low DNA concentration (2.2 ng/μL), the mutation rate was 9.2%. CONCLUSION: Routine epidermal growth factor receptor (EGFR) screening using diagnostic samples is fast and feasible even on samples with poor cellularity and DNA content. Mutations tend to occur in better-differentiated non-mucinous TTF1+ ADCs. Whether these histological criteria may be useful to select patients for EGFR testing merits further investigation.

Utility of sarcoma-specific fusion gene analysis in paraffin-embedded material for routine diagnosis at a specialist centre.

AIMS: Diagnosis of soft tissue sarcomas can be difficult. It can be aided by detection of specific genetic aberrations in many cases. This study assessed the utility of a molecular genetics/cytogenetics service as part of the routine diagnostic service at the Royal Marsden Hospital. METHODS: A retrospective audit was performed over a 15-month period to evaluate the diagnostic usefulness for soft tissue sarcomas with translocations of fluorescence in situ hybridisation (FISH) and reverse-transcriptase PCR (RT-PCR) in paraffin-embedded (PE) material. Results were compared with histology, and evaluated. RESULTS: Molecular investigations were performed on PE material in 158 samples (total 194 RT-PCR and 174 FISH tests), of which 85 were referral cases. Synovial sarcoma, Ewing sarcoma and low-grade fibromyxoid sarcoma were the most commonly tested tumours. Myxoid liposarcoma showed the best histological and molecular concordance, and alveolar rhabdomyosarcoma showed the best agreement between methods. FISH had a higher sensitivity for detecting tumours (73%, compared with 59% for RT-PCR) with a better success rate than RT-PCR, although the latter was specific in identifying the partner gene for each fusion. In particular, referral blocks in which methods of tissue fixation and processing were not certain resulted in higher RT-PCR failure rates. CONCLUSIONS: FISH and RT-PCR on PE tissue are practical and effective ancillary tools in the diagnosis of soft tissue sarcomas. They are useful in confirming doubtful histological diagnoses and excluding malignant diagnoses. PCR is less sensitive than FISH, and the use of both techniques is optimal for maximising the detection rate of translocation-positive sarcomas.

Development of Imaging Mass Spectrometry Analysis of Lipids in Biological and Clinically Relevant Applications

La spectrométrie de masse mesure la masse des ions selon leur rapport masse sur charge. Cette technique est employée dans plusieurs domaines et peut analyser des mélanges complexes. L’imagerie par spectrométrie de masse (Imaging Mass Spectrometry en anglais, IMS), une branche de la spectrométrie de masse, permet l’analyse des ions sur une surface, tout en conservant l’organisation spatiale des ions détectés. Jusqu’à présent, les échantillons les plus étudiés en IMS sont des sections tissulaires végétales ou animales. Parmi les molécules couramment analysées par l’IMS, les lipides ont suscité beaucoup d'intérêt. Les lipides sont impliqués dans les maladies et le fonctionnement normal des cellules; ils forment la membrane cellulaire et ont plusieurs rôles, comme celui de réguler des événements cellulaires. Considérant l’implication des lipides dans la biologie et la capacité du MALDI IMS à les analyser, nous avons développé des stratégies analytiques pour la manipulation des échantillons et l’analyse de larges ensembles de données lipidiques. La dégradation des lipides est très importante dans l’industrie alimentaire. De la même façon, les lipides des sections tissulaires risquent de se dégrader. Leurs produits de dégradation peuvent donc introduire des artefacts dans l’analyse IMS ainsi que la perte d’espèces lipidiques pouvant nuire à la précision des mesures d’abondance. Puisque les lipides oxydés sont aussi des médiateurs importants dans le développement de plusieurs maladies, leur réelle préservation devient donc critique. Dans les études multi-institutionnelles où les échantillons sont souvent transportés d’un emplacement à l’autre, des protocoles adaptés et validés, et des mesures de dégradation sont nécessaires. Nos principaux résultats sont les suivants : un accroissement en fonction du temps des phospholipides oxydés et des lysophospholipides dans des conditions ambiantes, une diminution de la présence des lipides ayant des acides gras insaturés et un effet inhibitoire sur ses phénomènes de la conservation des sections au froid sous N2. A température et atmosphère ambiantes, les phospholipides sont oxydés sur une échelle de temps typique d’une préparation IMS normale (~30 minutes). Les phospholipides sont aussi décomposés en lysophospholipides sur une échelle de temps de plusieurs jours. La validation d’une méthode de manipulation d’échantillon est d’autant plus importante lorsqu’il s’agit d’analyser un plus grand nombre d’échantillons. L’athérosclérose est une maladie cardiovasculaire induite par l’accumulation de matériel cellulaire sur la paroi artérielle. Puisque l’athérosclérose est un phénomène en trois dimension (3D), l'IMS 3D en série devient donc utile, d'une part, car elle a la capacité à localiser les molécules sur la longueur totale d’une plaque athéromateuse et, d'autre part, car elle peut identifier des mécanismes moléculaires du développement ou de la rupture des plaques. l'IMS 3D en série fait face à certains défis spécifiques, dont beaucoup se rapportent simplement à la reconstruction en 3D et à l’interprétation de la reconstruction moléculaire en temps réel. En tenant compte de ces objectifs et en utilisant l’IMS des lipides pour l’étude des plaques d’athérosclérose d’une carotide humaine et d’un modèle murin d’athérosclérose, nous avons élaboré des méthodes «open-source» pour la reconstruction des données de l’IMS en 3D. Notre méthodologie fournit un moyen d’obtenir des visualisations de haute qualité et démontre une stratégie pour l’interprétation rapide des données de l’IMS 3D par la segmentation multivariée. L’analyse d’aortes d’un modèle murin a été le point de départ pour le développement des méthodes car ce sont des échantillons mieux contrôlés. En corrélant les données acquises en mode d’ionisation positive et négative, l’IMS en 3D a permis de démontrer une accumulation des phospholipides dans les sinus aortiques. De plus, l’IMS par AgLDI a mis en évidence une localisation différentielle des acides gras libres, du cholestérol, des esters du cholestérol et des triglycérides. La segmentation multivariée des signaux lipidiques suite à l’analyse par IMS d’une carotide humaine démontre une histologie moléculaire corrélée avec le degré de sténose de l’artère. Ces recherches aident à mieux comprendre la complexité biologique de l’athérosclérose et peuvent possiblement prédire le développement de certains cas cliniques. La métastase au foie du cancer colorectal (Colorectal cancer liver metastasis en anglais, CRCLM) est la maladie métastatique du cancer colorectal primaire, un des cancers le plus fréquent au monde. L’évaluation et le pronostic des tumeurs CRCLM sont effectués avec l’histopathologie avec une marge d’erreur. Nous avons utilisé l’IMS des lipides pour identifier les compartiments histologiques du CRCLM et extraire leurs signatures lipidiques. En exploitant ces signatures moléculaires, nous avons pu déterminer un score histopathologique quantitatif et objectif et qui corrèle avec le pronostic. De plus, par la dissection des signatures lipidiques, nous avons identifié des espèces lipidiques individuelles qui sont discriminants des différentes histologies du CRCLM et qui peuvent potentiellement être utilisées comme des biomarqueurs pour la détermination de la réponse à la thérapie. Plus spécifiquement, nous avons trouvé une série de plasmalogènes et sphingolipides qui permettent de distinguer deux différents types de nécrose (infarct-like necrosis et usual necrosis en anglais, ILN et UN, respectivement). L’ILN est associé avec la réponse aux traitements chimiothérapiques, alors que l’UN est associé au fonctionnement normal de la tumeur.

Development of Imaging Mass Spectrometry Analysis of Lipids in Biological and Clinically Relevant Applications

La spectrométrie de masse mesure la masse des ions selon leur rapport masse sur charge. Cette technique est employée dans plusieurs domaines et peut analyser des mélanges complexes. L’imagerie par spectrométrie de masse (Imaging Mass Spectrometry en anglais, IMS), une branche de la spectrométrie de masse, permet l’analyse des ions sur une surface, tout en conservant l’organisation spatiale des ions détectés. Jusqu’à présent, les échantillons les plus étudiés en IMS sont des sections tissulaires végétales ou animales. Parmi les molécules couramment analysées par l’IMS, les lipides ont suscité beaucoup d'intérêt. Les lipides sont impliqués dans les maladies et le fonctionnement normal des cellules; ils forment la membrane cellulaire et ont plusieurs rôles, comme celui de réguler des événements cellulaires. Considérant l’implication des lipides dans la biologie et la capacité du MALDI IMS à les analyser, nous avons développé des stratégies analytiques pour la manipulation des échantillons et l’analyse de larges ensembles de données lipidiques. La dégradation des lipides est très importante dans l’industrie alimentaire. De la même façon, les lipides des sections tissulaires risquent de se dégrader. Leurs produits de dégradation peuvent donc introduire des artefacts dans l’analyse IMS ainsi que la perte d’espèces lipidiques pouvant nuire à la précision des mesures d’abondance. Puisque les lipides oxydés sont aussi des médiateurs importants dans le développement de plusieurs maladies, leur réelle préservation devient donc critique. Dans les études multi-institutionnelles où les échantillons sont souvent transportés d’un emplacement à l’autre, des protocoles adaptés et validés, et des mesures de dégradation sont nécessaires. Nos principaux résultats sont les suivants : un accroissement en fonction du temps des phospholipides oxydés et des lysophospholipides dans des conditions ambiantes, une diminution de la présence des lipides ayant des acides gras insaturés et un effet inhibitoire sur ses phénomènes de la conservation des sections au froid sous N2. A température et atmosphère ambiantes, les phospholipides sont oxydés sur une échelle de temps typique d’une préparation IMS normale (~30 minutes). Les phospholipides sont aussi décomposés en lysophospholipides sur une échelle de temps de plusieurs jours. La validation d’une méthode de manipulation d’échantillon est d’autant plus importante lorsqu’il s’agit d’analyser un plus grand nombre d’échantillons. L’athérosclérose est une maladie cardiovasculaire induite par l’accumulation de matériel cellulaire sur la paroi artérielle. Puisque l’athérosclérose est un phénomène en trois dimension (3D), l'IMS 3D en série devient donc utile, d'une part, car elle a la capacité à localiser les molécules sur la longueur totale d’une plaque athéromateuse et, d'autre part, car elle peut identifier des mécanismes moléculaires du développement ou de la rupture des plaques. l'IMS 3D en série fait face à certains défis spécifiques, dont beaucoup se rapportent simplement à la reconstruction en 3D et à l’interprétation de la reconstruction moléculaire en temps réel. En tenant compte de ces objectifs et en utilisant l’IMS des lipides pour l’étude des plaques d’athérosclérose d’une carotide humaine et d’un modèle murin d’athérosclérose, nous avons élaboré des méthodes «open-source» pour la reconstruction des données de l’IMS en 3D. Notre méthodologie fournit un moyen d’obtenir des visualisations de haute qualité et démontre une stratégie pour l’interprétation rapide des données de l’IMS 3D par la segmentation multivariée. L’analyse d’aortes d’un modèle murin a été le point de départ pour le développement des méthodes car ce sont des échantillons mieux contrôlés. En corrélant les données acquises en mode d’ionisation positive et négative, l’IMS en 3D a permis de démontrer une accumulation des phospholipides dans les sinus aortiques. De plus, l’IMS par AgLDI a mis en évidence une localisation différentielle des acides gras libres, du cholestérol, des esters du cholestérol et des triglycérides. La segmentation multivariée des signaux lipidiques suite à l’analyse par IMS d’une carotide humaine démontre une histologie moléculaire corrélée avec le degré de sténose de l’artère. Ces recherches aident à mieux comprendre la complexité biologique de l’athérosclérose et peuvent possiblement prédire le développement de certains cas cliniques. La métastase au foie du cancer colorectal (Colorectal cancer liver metastasis en anglais, CRCLM) est la maladie métastatique du cancer colorectal primaire, un des cancers le plus fréquent au monde. L’évaluation et le pronostic des tumeurs CRCLM sont effectués avec l’histopathologie avec une marge d’erreur. Nous avons utilisé l’IMS des lipides pour identifier les compartiments histologiques du CRCLM et extraire leurs signatures lipidiques. En exploitant ces signatures moléculaires, nous avons pu déterminer un score histopathologique quantitatif et objectif et qui corrèle avec le pronostic. De plus, par la dissection des signatures lipidiques, nous avons identifié des espèces lipidiques individuelles qui sont discriminants des différentes histologies du CRCLM et qui peuvent potentiellement être utilisées comme des biomarqueurs pour la détermination de la réponse à la thérapie. Plus spécifiquement, nous avons trouvé une série de plasmalogènes et sphingolipides qui permettent de distinguer deux différents types de nécrose (infarct-like necrosis et usual necrosis en anglais, ILN et UN, respectivement). L’ILN est associé avec la réponse aux traitements chimiothérapiques, alors que l’UN est associé au fonctionnement normal de la tumeur.

Thiamethoxam on the histological characteristics of sugarcane young roots

Thiamethoxam is a systemic insecticide from the neonicotinoid group, nitroguanidin family which affects the nicotinic receptor acetyl choline in the insect membrane, wounding the nervous system and causing the death of the insect. It was used with success in the control of initial pests of several crops. It was considered that thiamethoxam has a bioactivator effect, because in the absence of insects promoted increase in vigor, development and productivity of crops. This work was carried out to verify if thiamethoxam causes histological changes in sugarcane roots. In this work, it was used optical microscopy, images arrest, tissue biometrics and statistical analysis, in young roots of sugarcane RB 83 5486 after the treatments with different thiamethoxam concentrations. It was determined changes in histological structure of tissues 7, 14, 21 and 28 days after the treatments, establishing its effects on root plant anatomy. It was verified that thiamethoxam increased root cortex width, increasing the vascular cylinder and the metaxylem vessel elements number in the vascular tissue until 21 days after application.

Myocardial edema after ischemia/reperfusion is not stable and follows a bimodal pattern: Imaging and histological tissue characterization

It is widely accepted that edema occurs early in the ischemic zone and persists in stable form for at least 1 week after myocardial ischemia/reperfusion. However, there are no longitudinal studies covering from very early (minutes) to late (1 week) reperfusion stages confirming this phenomenon. This study sought to perform a comprehensive longitudinal imaging and histological characterization of the edematous reaction after experimental myocardial ischemia/reperfusion. The study population consisted of 25 instrumented Large-White pigs (30 kg to 40 kg). Closed-chest 40-min ischemia/reperfusion was performed in 20 pigs, which were sacrificed at 120 min (n = 5), 24 h (n = 5), 4 days (n = 5), and 7 days (n = 5) after reperfusion and processed for histological quantification of myocardial water content. Cardiac magnetic resonance (CMR) scans with T2-weighted short-tau inversion recovery and T2-mapping sequences were performed at every follow-up stage until sacrifice. Five additional pigs sacrificed after baseline CMR served as controls. In all pigs, reperfusion was associated with a significant increase in T2 relaxation times in the ischemic region. On 24-h CMR, ischemic myocardium T2 times returned to normal values (similar to those seen pre-infarction). Thereafter, ischemic myocardium-T2 times in CMR performed on days 4 and 7 after reperfusion progressively and systematically increased. On day 7 CMR, T2 relaxation times were as high as those observed at reperfusion. Myocardial water content analysis in the ischemic region showed a parallel bimodal pattern: 2 high water content peaks at reperfusion and at day 7, and a significant decrease at 24 h. Contrary to the accepted view, myocardial edema during the first week after ischemia/reperfusion follows a bimodal pattern. The initial wave appears abruptly upon reperfusion and dissipates at 24 h. Conversely, the deferred wave of edema appears progressively days after ischemia/reperfusion and is maximal around day 7 after reperfusion.

Raman microscopy of formamide-intercalated kaolinites treated by controlled-rate thermal analysis technology

Raman spectroscopy of formamide-intercalated kaolinites treated using controlled-rate thermal analysis technology (CRTA), allowing the separation of adsorbed formamide from intercalated formamide in formamide-intercalated kaolinites, is reported. The Raman spectra of the CRTA-treated formamide-intercalated kaolinites are significantly different from those of the intercalated kaolinites, which display a combination of both intercalated and adsorbed formamide. An intense band is observed at 3629 cm-1, attributed to the inner surface hydroxyls hydrogen bonded to the formamide. Broad bands are observed at 3600 and 3639 cm-1, assigned to the inner surface hydroxyls, which are hydrogen bonded to the adsorbed water molecules. The hydroxyl-stretching band of the inner hydroxyl is observed at 3621 cm-1 in the Raman spectra of the CRTA-treated formamide-intercalated kaolinites. The results of thermal analysis show that the amount of intercalated formamide between the kaolinite layers is independent of the presence of water. Significant differences are observed in the CO stretching region between the adsorbed and intercalated formamide.

Detailed analysis of a conservative difference approximation for the time fractional diffusion equation

Diffusion equations that use time fractional derivatives are attractive because they describe a wealth of problems involving non-Markovian Random walks. The time fractional diffusion equation (TFDE) is obtained from the standard diffusion equation by replacing the first-order time derivative with a fractional derivative of order α ∈ (0, 1). Developing numerical methods for solving fractional partial differential equations is a new research field and the theoretical analysis of the numerical methods associated with them is not fully developed. In this paper an explicit conservative difference approximation (ECDA) for TFDE is proposed. We give a detailed analysis for this ECDA and generate discrete models of random walk suitable for simulating random variables whose spatial probability density evolves in time according to this fractional diffusion equation. The stability and convergence of the ECDA for TFDE in a bounded domain are discussed. Finally, some numerical examples are presented to show the application of the present technique.

Determination of preventive maintenance lead time using hybrid analysis

The time for conducting Preventive Maintenance (PM) on an asset is often determined using a predefined alarm limit based on trends of a hazard function. In this paper, the authors propose using both hazard and reliability functions to improve the accuracy of the prediction particularly when the failure characteristic of the asset whole life is modelled using different failure distributions for the different stages of the life of the asset. The proposed method is validated using simulations and case studies.