Analytical and clinical evaluation of the HPV DNA Array E1-based genotyping assay

Abstract

Background: HPV infection has shown to be mandatory for development of cervical dysplasia. Consequently, molecular HPV detection is used for cervical cancer screening, especially for genotype-specific persistence. Aim of this study was to evaluate the analytical and clinical performance of HPV DNA Array, an E1-based genotyping test for identification of 29 HPV types: 6,11,16,18,26,31,33,35,39,40,42,44,45,51,52,53,54,56, 58,59,66,67,68,69,70,73,82,85 and 97.

Methods: HPV DNA Array is based on a multiplexed PCR followed by reverse hybridization in a 96-well format with automated visual readout, capable of high-throughput in a time-effective manner. Technical performance of the assay was assessed with cervical cancer cell lines with known HPV status, and preselected clinical cervical scrapings genotyped by multiplexed genotyping (MPG) with Luminex readout. Intra- and inter-laboratory reproducibility experiments were performed to ensure reliability of the assay. The clinical evaluation was performed against the reference assays, BS-GP5+/6+ MPG-Luminex, with 600 cervical smear samples of a referral population, and the FDA-approved Cobas 4800 HPV test on a study population of 500 cervical samples.

Results: HPV DNA Array identified the intrinsic HPV genotype in all cervical cancer cell lines and demonstrated a high sensitivity for the HPV16 probe (1 cell/PCR reaction), HPV18 and 45 probes (100 cells/PCR reaction). When compared with MPG within the analytical study, HPV DNA Array showed good agreement of 92.2% for HPV detection irrespective of type (κ=0.601), and demonstrated high agreement for HPV16 (80.7%, κ=0.836), and HPV18 (86.7%, κ=0.925). Furthermore, high intra-/inter-laboratory reproducibility was observed (90.9%-100%). HPV DNA Array detected CIN2+ lesions with a sensitivity of 90.2%, identical to that of MPG-Luminex. Sensitivity for detection of CIN3+ lesions was 90.3%, as compared with 88.7% of MPG-Luminex. HPV DNA Array demonstrated very good agreement for HPV detection, irrespective of type, of 91.5% (κ=0.832) within the clinical evaluation study. HPV DNA Array demonstrated a very high sensitivity of 100% for CIN2+/CIN3+ detection same as Cobas 4800. HPV DNA Array showed greater sensitivity for CIN2+, than cytology (100% vs. 13.6%). The agreement with Cobas 4800 for HPV detection, irrespective of type, was 81.4% (κ=0.613). The agreement for HPV16 was 92.8% (κ=0.929), and for HPV18 54.2% (κ=0.681).

Conclusion: HPV DNA Array has demonstrated a good performance in HPV and CIN2+ detection with high reproducibility and it is capable of extended HPV genotyping by a technically simple method. HPV DNA Array could be considered for extended HPV genotyping of cervical smears and in organized screening programs and potentially in low resource settings.

Hintergrund: Eine HPV-Infektion ist obligatorisch für die Entwicklung von zervikalen Dysplasien. Dabei wird der molekulare HPV-Nachweis zur Früherkennung von Gebärmutterhalskrebs und genotypspezifischer Persistenz eingesetzt, insbesondere für letztere. Ziel dieser Studie war es, die analytische und klinische Leistungsfähigkeit des HPV-DNA-Arrays, eines E1-basierten multiplexen PCR-Tests zur Identifizierung von 29 HPV-Typen: 6,11,16,18,26,31,33,35,39,40,42,44,45,51,52,53,54,56,58,59,66,67,68,69, 70,73,82,85 und 97, zu bewerten.

Methoden: HPV DNA Array basiert auf einer Multiplex-PCR mit anschließender Rück-Hybridisierung im 96-Well-Format mit automatischer visueller Auslesung, die einen hohen Durchsatz in zeitsparender Weise ermöglicht. Die technische Leistung des Arrays wurde mit Zervixkarzinom-Zelllinien mit bekanntem HPV-Status und vorselektierten klinischen Zervixabstrichen, die durch Multiplex-Genotypisierung (MPG) mit Luminex-Auslesung genotypisiert wurden, bewertet. Intra- und interlaboratorische Reproduzierbarkeit wurde durchgeführt, um die Zuverlässigkeit des Arrays zu gewährleisten. Die klinische Auswertung erfolgte gegenüber den Referenz-Assays BS-GP5+/6+ MPG-Luminex mit 600 Zervixabstrichen von zur Abklärung überwiesenen Patienten und Cobas 4800 HPV-Test an einer Studienpopulation von 500 Zervixproben.

Ergebnisse: Das HPV DNA Array identifizierte den intrinsischen HPV-Genotyp in allen zervikalen Krebszelllinien und zeigte eine hohe Sensitivität für HPV16 Sonden (1 Zelle/PCR-Reaktion) sowie HPV18 und 45 Sonden (100 Zellen/PCR-Reaktion). Im Vergleich zu MPG in der analytischen Studie zeigte HPV DNA Array in der analytischen Studie eine gute Übereinstimmung von 92,2% für den HPV-Nachweis unabhängig vom Typ (κ=0,601) und eine hohe Übereinstimmung für HPV16 (80,7%, κ=0,836) und HPV18 (86,7%, κ=0,925). Darüber hinaus wurde eine hohe intra- bzw. interlaboratorische Reproduzierbarkeit beobachtet (90,9%-100%). HPV DNA Array detektierte CIN2+ Läsionen mit einer Sensitivität von 90,2%, identisch mit der von MPG-Luminex. Der Nachweis von CIN3+ Läsionen erfolgte mit einer Sensitivität von 90,3%, verglichen mit 88,7% bei MPG-Luminex. Es zeigte sich eine sehr gute Übereinstimmung für den HPV-Nachweis, unabhängig vom Typ, von 91,5% (κ=0,832) innerhalb der klinischen Evaluationsstudie. HPV DNA Array zeigte eine sehr hohe Sensitivität von 100% für den CIN2+/CIN3+ Nachweis so wie der Cobas 4800. HPV DNA Array zeigte eine höhere Sensitivität für CIN2+, als die Zytologie (100% vs. 13.6%). Die Übereinstimmung mit Cobas 4800 zur HPV-Erkennung, unabhängig vom Typ, betrug 81,4% (κ=0,613). Die Übereinstimmung für HPV16 betrug 92,8% (κ=0,929) und für HPV18 54,2% (κ=0,681).

Schlussfolgerung: HPV DNA Array hat eine gute Zuverlässigkeit bei der HPV- und CIN-Detektion mit hoher Reproduzierbarkeit gezeigt und ist in der Lage, die HPV-Genotypisierung durch eine technisch einfache Methode zu erweitern. HPV DNA Array könnte für die erweiterte HPV-Genotypisierung von Zervixabstrichen und in organisierten Screening-Programmen sowie potentiell bei geringer Ressourcenverfügbarkeit in Betracht gezogen werden.