Epigenetic marker for diagnosis of cholangiocarcinoma in clinical endoscopic biliary specimens of patients with bile duct stricture

Abstract

Cholangiocarcinoma (CCA) is the malignant tumor of bile duct epithelial cells. It can present as obstructive jaundice which should be discriminated from other benign diseases. Recently, endoscope and cytology study are used for diagnosis with high specificity; however, the sensitivity of these examinations is quite low. In this study the aim is to use of DNA methylation as a marker for diagnosis of CCA in obstructive jaundice patients. HOXA1, RASSF1A, P16 and NEUROG1 genes were the interesting targets since they have been reported as having hypermethylation status in CCA. Brushed biliary samples from extrahepatic CCA patients were taken by endoscopic procedure and the leftover specimens from routine cytology study were used in this study. White blood cells and normal gallbladder epithelial cells were used as negative control while CCA cell lines were used as positive control. The results showed that methylations of only HOXA1 and NEROG1 genes, but not RASSF1A and P16 genes, in brushed biliary samples from CCA patients were significantly different from white blood cells and gallbladder epithelial cells, but were not significantly different from the CCA cell lines. Moreover, the sensitivity of this DNA test (1.00) showed it was higher than the routine cytology study (0.63). This indicates that DNA methylation status of HOXA1 and NEUROG1 may be useful for diagnosis of CCA in biliary obstruction patients and can be applied for clinical use in the future.

มะเร็งท่อน้ำดีเป็นเนื้องอกของเซลล์เยื่อบุทางเดินน้ำดี ซึ่งผู้ป่วยอาจมาด้วยอาการของท่อน้ำดีอุดตันซึ่งจำเป็นต้องจำแนกจากโรคที่ไม่ใช่มะเร็งชนิดอื่น การส่องกล้องเพื่อตรวจท่อน้ำดีและการตรวจทางเซลล์วิทยานั้นสามารถใช้ในการวินิจฉัยแยกโรคได้โดยมีความจำเพาะสูงแต่มีความไวต่ำ ดังนั้นการศึกษานี้จึงมุ่งหวังที่จะพัฒนา DNA methylation เป็นตัวตรวจวัดดีเอ็นเอเพื่อช่วยในการตรวจวินิจฉัย โดยเลือกยีน HOXA1, RASSF1A, P16 และ NEUROG1 ในการศึกษา ทั้งนี้เนื่องจากเคยมีรายงานการเกิดภาวะ hypermethylation ที่ตำแหน่งโปรโมเตอร์ของยีนเหล่านี้ในมะเร็งท่อน้ำดี การศึกษานี้ใช้เซลล์ที่ได้จากผู้ป่วยมะเร็งท่อน้ำดีชนิด extrahepatic cholangiocarcinoma ที่มีภาวะท่อน้ำดีอุดตันซึ่งเหลือจากการตรวจทางเซลล์วิทยาตามปกติ โดยใช้เซลล์เม็ดเลือดขาวและเซลล์เยื่อบุถุงน้ำดีเป็นตัวควบคุมลบ และใช้เซลล์เพาะเลี้ยงมะเร็งท่อน้ำดีเป็นตัวควบคุมบวก ผลการศึกษาพบว่า ระดับ DNA methylation เฉพาะของยีน HOXA1 และ NEUROG1 ในเซลล์ที่ได้จากผู้ป่วยมะเร็งท่อน้ำดีจะมีมากกว่าในเซลล์เม็ดเลือดขาวและเซลล์เยื่อบุถุงน้ำดีอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ และไม่มีความแตกต่างกันกับในเซลล์เพาะเลี้ยงมะเร็งท่อน้ำดีอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ โดยที่ยีน RASSF1A และ P16 จะไม่ได้ให้ผลเช่นนี้ และพบว่าการตรวจโดยใช้ตัวตรวจวัดดีเอ็นเอนี้มีความไว 1.0 ซึ่งสูงกว่าการตรวจทางเซลล์วิทยาปกติที่มีความไวเพียง 0.63 จากผลการศึกษานี้อาจสรุปได้ว่า การตรวจวัดระดับ DNA methylation ของยีน HOXA1 และ NEUROG1 อาจช่วยในการวินิจฉัยโรคมะเร็งท่อน้ำดีในผู้ป่วยท่อน้ำดีอุดตัน และอาจพัฒนาเพื่อใช้ในทางคลินิกต่อไปได้ในอนาคต