Research Article

Molecular diagnosis of alveolar echinococcosis in patients based on frozen and formalin-fixed paraffin-embedded tissue samples

Diagnostic moléculaire de l’échinococcose alvéolaire chez les patients à partir d’échantillons de tissus congelés et fixés au formol et inclus en paraffine

¹ Department of Parasitology-Mycology, National Reference Centre for Echinococcoses, University Hospital of Besançon, 25030 Besançon, France
² UMR CNRS 6249 Laboratoire Chrono-environnement, Université Bourgogne-Franche-Comté, 16 Route de Gray, 25030 Besançon, France
³ Department of Pathology, University Hospital of Besançon, 25030 Besançon, France
⁴ Department of Pathology, University Hospital of Grenoble-Alps, 38043 Grenoble, France
⁵ Visceral, Digestive and Cancer Surgery, Hepatic Transplantation Unit, University Hospital of Besançon, 25030 Besançon, France
⁶ Department of Digestive Surgery, Hepato-Biliary-Pancreatic and Liver Transplantation, AP-HP Pitié-Salpêtrière Hospital – Charles-Foix, 75651 Paris, France
⁷ Department of Hepatology, University Hospital of Besançon, 25030 Besançon, France

^* Corresponding author: jknapp@univ-fcomte.fr

Received: 16 July 2021
Accepted: 14 January 2022

Abstract

Confirmed diagnosis of alveolar echinococcosis (AE) is based on pathological criteria and molecular evidence. This parasite-borne disease, caused by the cestode Echinococcus multilocularis, sparingly involves humans as a dead-end host. In humans, the parasite mainly colonizes the liver but can colonize any organ and cause atypical forms, often difficult to characterize clinically. Moreover, molecular methods may be suitable to make the diagnosis of AE in cases of atypical forms, extra-hepatic localizations, or immunosuppressed patients. The aim of this study was to determine the most relevant published PCR techniques, for diagnosis of AE in patients and adopt the best strategy for molecular diagnosis depending on the nature of the tested sample. In this study, we evaluated nine end-point PCR assays and one real-time PCR assay (qPCR), targeting mitochondrial genes, using a total of 89 frozen or formalin-fixed paraffin-embedded (FFPE) samples from either 48 AE or 9 cystic echinococcosis patients. Targeted fragment-genes ranged from 84 to 529 bp. Six PCR assays were able to amplify the DNA of 100% of the frozen AE-samples and for one PCR, 69.8% of the FFPE AE-samples. The 16S rrnL PCR (84 bp) was positive in PCR for 77% of the AE samples and in qPCR for 86.5%. The sensitivity of the PCR assays was higher for fresh samples and FFPE samples stored for less than 5 years. The qPCR assay further increased sensitivity for the tested samples, confirming the need for the development of an Echinococcus spp. qPCR to improve the molecular diagnosis of echinococcoses.

Résumé

La confirmation diagnostique de l’échinococcose alvéolaire (EA) est basée sur des critères anatomo-pathologiques et moléculaires. Cette maladie d’origine parasitaire, causée par le cestode Echinococcus multilocularis, implique sporadiquement l’homme, impasse parasitaire. Chez l’homme, le parasite colonise principalement le foie mais peut coloniser tout organe et causer des formes atypiques, souvent difficiles à caractériser cliniquement. En outre, les méthodes moléculaires permettent de réaliser le diagnostic de l’EA dans les formes atypiques, les localisations extra-hépatiques ou chez les patients immunodéprimés. Le but de cette étude était de déterminer les techniques PCR publiées les plus pertinentes, pour le diagnostic de l’EA chez les patients et adopter la meilleure stratégie par diagnostic moléculaire en fonction de la nature de l’échantillon testé. Dans cette étude nous avons évalué neuf PCR en point-final et une PCR-temps-réel (qPCR), ciblant des gènes mitochondriaux, utilisant 89 échantillons congelés ou fixés en paraffine (FFPE) de patients EA (n = 48) ou présentant une échinococcose kystique (n = 9). Les fragments de gènes ciblés allaient de 84 à 529 pb. Six tests PCR ont permis d’amplifier l’ADN de 100 % des échantillons EA congelés, et pour une PCR, 69,8 % des échantillons EA-FFPE. La PCR 16S rrnL (84 pb) était positive en PCR pour 77 % des échantillons EA et en qPCR pour 86,5 %. La sensibilité des tests PCR était plus importante pour les échantillons congelés et les FFPE stockés moins de 5 ans. Le test qPCR a permis d’augmenter la sensibilité pour les échantillons testés, confirmant le besoin de développement d’une qPCR Echinococcus spp. pour améliorer le diagnostic moléculaire des échinococcoses.