Resumen

El Sindecan-1 (CD138) es un proteoglicano transmembrana que se sabe se expresa en varios tejidos normales y malignos. Es de interés debido a una posible función pronóstica de la expresión diferencial en los tumores y su función como diana para el indatuximab, un anticuerpo monoclonal acoplado con un agente citotóxico. Para analizar exhaustivamente CD138 en tejidos normales y neoplásicos, utilizamos microarrays de tejido (TMA) para analizar la expresión de CD138 detectable inmunohistoquímicamente en 2.518 muestras de tejido de 85 entidades tumorales diferentes y 76 tipos de tejido normal diferentes. Los datos mostraron que la expresión de CD138 es abundante en los tumores. Se pudo detectar al menos una inmunotinción débil ocasional de CD138 en 71 de 82 (87%) tipos tumorales diferentes, y 58 entidades (71%) tenían al menos un tumor con una fuerte positividad. En los tejidos normales, se encontró una expresión particularmente fuerte en el epitelio escamoso normal de varios órganos, células cálices y columnares del tracto gastrointestinal y en hepatocitos. El análisis altamente estandarizado de la mayoría de los tipos de cáncer en humanos dio como resultado un orden de clasificación de los tumores de acuerdo con la frecuencia y los niveles de expresión de CD138. La inmunotinción del CD138 fue más alta en los carcinomas de células escamosas, como los de esófago (100%), cuello uterino (79,5%), pulmón (85,7%), vagina (89,7%) o vulva (73,3%), y en el cáncer urotelial invasivo (76,2%). En los adenocarcinomas, el CD138 también fue alto en los cánceres de pulmón (82,9%) y colorrectal (85,3%), pero a menudo fue más bajo en los carcinomas de páncreas (73,3%), estómago (54,2% en el tipo intestinal) o próstata (16,3%). La expresión de CD138 por lo general fue baja o ausente en tumores de células germinativas, sarcomas, tumores endocrinos, incluido el cáncer de tiroides, y tumores neuroendocrinos. En resumen, la expresión preferencial en los carcinomas de células escamosas de varios sitios hace que estos cánceres sean objetivos principales para los tratamientos anti-CD138 una vez que estén disponibles. Sin embargo, la expresión abundante en muchos tejidos normales diferentes podría plantear obstáculos para explotar el CD138 como diana terapéutica.

1. Introducción

Syndecan-1 (CD138) es uno de los cuatro miembros de la familia syndecan. Es una proteína de la superficie celular que consta de tres dominios estructurales, uno de los cuales es extracelular y se une a sulfatos de heparina y sulfatos de condroitina . El syndecan – 1 tiene relevancia para las interacciones célula-célula y célula-matriz . Participa en la regulación de la proliferación celular, la migración y la organización del citoesqueleto . En tejidos normales, se sabe que CD138 se expresa en células plasmáticas y varios tipos de células epiteliales.

La expresión de CD138 en el cáncer es de posible interés clínico, ya que actualmente se están evaluando medicamentos específicos dirigidos a CD138 en ensayos clínicos. En un ensayo de fase II sobre plasmocitoma, se ha notificado eficacia clínica y efectos secundarios bajos . En estudios preclínicos, estos anticuerpos también mostraron eficacia contra el cáncer de mama triple negativo y el melanoma . Si los tratamientos anti-CD138 tienen éxito, otros tipos de cáncer CD138 positivos también podrían beneficiarse de dichos tratamientos.

La expresión alterada de CD138 se ha descrito en varios tumores malignos. Por ejemplo, se ha notificado sobreexpresión de CD138 en cáncer de mama, vejiga urinaria, vesícula biliar, páncreas, ovario, endometrio y próstata . En otros tipos de cáncer, como el de pulmón, cabeza/cuello, gástrico, renal y colorrectal, se encontró que la expresión de CD138 se redujo en comparación con el epitelio normal adyacente . En varios de estos tipos de tumores, la expresión reducida o aumentada de CD138 se relacionó con el fenotipo tumoral desfavorable y el pronóstico precario de los pacientes . En estudios previos sobre CD138 en cáncer se han aplicado diversos reactivos y protocolos para su tinción inmunohistoquímica. Es probablemente debido a esto que la literatura existente es altamente discrepante con respecto a la prevalencia de la expresión de CD138 en diferentes tipos de tumores. Por ejemplo, el rango de la positividad a CD138 notificada varía de 26 a 100% en el cáncer de vejiga urinaria, de 23 a 89% en el cáncer de pulmón escamoso, de 33 a 100% en el cáncer de mama, de 50,5 a 87% en el carcinoma de células escamosas de esófago y de 24,7 a 89,7% en el carcinoma de células escamosas de cuello uterino.

Dados estos datos heterogéneos, la literatura existente no permite determinar fácilmente estos tipos de cáncer, en los que el CD138 desempeña una función particularmente importante. Para comparar la prevalencia y la intensidad de la expresión de CD138 entre entidades tumorales e identificar estos tipos de cáncer que podrían ser candidatos óptimos para los fármacos anti-CD138, analizamos más de 2500 cánceres y 76 tejidos normales utilizando un protocolo estándar. Para este propósito, se utilizó un microarray de tejido multitumoral (MAT) que contenía hasta 50 tumores diferentes de 85 tipos y subtipos de tumores diferentes. Los resultados de nuestro estudio identifican una amplia gama de entidades tumorales con alta expresión de CD138.

2. Materiales y Métodos

2.1. Microarrays de tejidos (TMA)

Utilizamos dos conjuntos diferentes de TMA preexistentes para estudiar la expresión de CD138 en tejidos humanos normales y cancerosos. La primera MAT se compuso de una muestra de 76 tipos de tejidos normales diferentes (608 muestras en un portaobjetos). La segunda MAT contenía un total de 3642 tumores primarios de 85 tipos y subtipos de tumores. Las muestras se distribuyeron entre 7 bloques de MAT diferentes (que contenían entre 414 y 522 muestras). La composición de la MAT se describe en la Tabla 1 de Resultados. Todas las muestras se obtuvieron de los archivos del Instituto de Patología del Hospital Universitario de Hamburgo (Hamburgo, Alemania). Cada bloque de MAT contiene una sección de control estándar idéntica con 40 manchas de tejido normal y tumoral para controlar la posible variabilidad de la inmunotinción de diapositiva a diapositiva. Los tejidos se fijaron en formalina tamponada al 4% y luego se incrustaron en parafina. El diámetro del punto de tejido TMA fue de 0,6 mm. Todos los trabajos cumplieron con la Declaración de Helsinki. No fue necesario el consentimiento informado.

2.2. Inmunohistoquímica

Recién cortado TMA secciones immunostained en un día y en un experimento. Los portaobjetos se desparafinizaron y se expusieron a la recuperación de antígenos inducida por calor durante 5 minutos en autoclave a 121°C en tampón de Solución de Recuperación de Objetivos Dako de pH 9. Se aplicó anticuerpo primario específico para el Syndecan-1 total (anticuerpo monoclonal de ratón, clon JASY1, Dianova, Hamburgo, Alemania, dilución 1 : 200) a 37°C durante 60 minutos. El anticuerpo unido se visualizó utilizando el kit EnVision (Dako, Glostrup, Dinamarca) de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Para los tejidos tumorales, se estimó el porcentaje de células epiteliales positivas y se registró semicuantitativamente la intensidad de la tinción (0, 1+, 2+ y 3+). Para los análisis estadísticos, los resultados de la tinción se clasificaron en cuatro grupos. Los tumores sin tinción se consideraron negativos. Los tumores con una intensidad de tinción de 1+ en ≤70% de las células y una intensidad de 2+ en ≤30% de las células se consideraron débilmente positivos. Los tumores con una intensidad de tinción de 1+ en >70% de las células, una intensidad de 2+ en 30 a 70% o una intensidad de 3+ en ≤30% se consideraron moderadamente positivos. Los tumores con 2 + de intensidad en > 70% o 3 + de intensidad en >30% de las células se consideraron fuertemente positivos. Estas categorías representan puntos de corte estándar que otros y nosotros hemos utilizado en numerosos estudios de IHQ .

3. Resultados

3.1. Problemas técnicos

Un total de 2.518 (69%) de las 3.642 muestras de tejido tumoral fueron interpretables en nuestro análisis de MAT. Las razones del fracaso del análisis incluyeron una fracción de muestras faltantes o muestras que carecían de células tumorales inequívocas. Se pudo analizar un número suficiente de muestras para los 76 tipos de tejidos normales, lo que permitió una evaluación completa de los tejidos normales.

3.2. Syndecan-1 en tejidos normales

En la Tabla 2 se resumen todas las inmunotinaciones CD138 positivas en tejidos normales. CD138 se expresó abundantemente, principalmente en varios tipos de células epiteliales. Se observó una expresión particularmente fuerte de CD138 en células epiteliales escamosas de varios órganos (Figura 1(a)), células cálices del tracto gastrointestinal (Figura 1(b)), células columnares de la vesícula biliar (Figura 1(c)) y hepatocitos (Figura 1(d)). No se detectó tinción de CD138 en los siguientes tejidos: aorta/íntima, aorta/media, corazón (ventrículo izquierdo), músculo esquelético, músculo esquelético/lengua, miometrio, apéndice de la pared muscular, esófago, estómago, ieon, descendientes de colon, pelvis renal y vejiga urinaria, pene (glande/cuerpo esponjoso), ovario (estroma), tejido graso (blanco), bazo, timo, ovario (cuerpo lúteo), ovario (quiste folicular), tiroides, cerebelo, cerebro, glándula pituitaria (lóbulo posterior), glándula pituitaria (lóbulo anterior) y médula ósea.

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Figura 1

Imágenes representativas de inmunotinción CD138 en tejidos normales y tumorales: a) hígado normal, b) carcinoma hepatocelular, c) esófago normal, d) carcinoma de células escamosas de esófago, e) adenoma de colon y f) carcinoma de colon.

3.3. CD138 en Tejidos Tumorales

La inmunotinción fue predominantemente membranosa, pero a veces también en el citoplasma. También se produjeron tinciones ocasionales de estroma, pero no se tuvieron en cuenta para este análisis. Se observó positividad a CD138 en 1.118 de 2.518 tumores analizables (Tabla 1). La inmunotinción CD138 se consideró débil en 330 (13%), moderada en 226 (9%) y fuerte en 562 tumores (22%). En las Figuras 1(e) y 1(h) se muestran manchas representativas de tejido tumoral con expresión de CD138 . Al menos se pudo detectar alguna expresión de CD138 en 75 de 85 (88%) de nuestras categorías tumorales, incluidas 60 (71%) categorías en las que al menos un tumor mostró una fuerte positividad (Tabla 1). Los tipos de tumores en los que se observó algo de CD138 en todos los casos analizados incluyeron adenoma de células basales, adenoma de colon, carcinoma escamoso de esófago, tumor de células granulares y tumor de brenner ovárico. También se detectó una expresión de CD138 particularmente significativa en el carcinoma anal (90,9%), el carcinoma escamoso de piel (92,9%), el carcinoma hepatocelular (97,7%), el carcinoma filoides de mama (94,4%) y el tumor de verruga de parotis (92,7%). Los tipos de tumores con inmunotinción CD138 particularmente baja o ausente incluyeron tumores de células germinativas testiculares, varios sarcomas, melanoma, mesotelioma maligno y carcinoma de vejiga urinaria de células pequeñas.

4. Discusión

Los resultados de este estudio proporcionan una visión general completa de la expresión de Syndecan-1 en tumores humanos. Los datos muestran que, en todos los órganos de origen, los carcinomas de células escamosas (y uroteliales) son particularmente propensos a expresar Sindecan-1, a menudo en niveles altos. A pesar de que los adenocarcinomas derivados del colon y el pulmón también son expresadores altos, la inmunotinción del CD138 parece ser generalmente menos intensa y menos frecuente en los adenocarcinomas. Esto es mejor visible en los órganos donde se presentan tanto adenocarcinomas como carcinomas de células escamosas, como en el cuello uterino y en el esófago. El predominio de células escamosas de la expresión de CD138 incluso se hace evidente en cánceres con patogénesis idéntica, como el cáncer de cuello uterino, el cáncer oral o el carcinoma de células escamosas de ano, que a menudo están asociados con el virus del papiloma humano. Los tipos de cáncer clínicamente importantes con frecuencias bajas a intermedias y niveles de expresión de CD138 incluyen los cánceres de riñón y de endometrio, mientras que se encontraron frecuencias bajas de positividad en el cáncer de próstata, los tumores endocrinos, incluido el cáncer de tiroides, y los tumores neuroendocrinos, así como los cánceres de células germinativas. A pesar de algunos valores atípicos, nuestros datos son en gran medida consistentes con la literatura. Varios otros investigadores habían descrito anteriormente niveles particularmente altos de expresión de CD138 en el cáncer de células escamosas .

La evaluación estandarizada de 85 tipos y subtipos tumorales diferentes nos permitió definir un orden de clasificación con respecto al nivel de expresión de CD138 en cáncer. Creemos que estos datos son particularmente útiles para estos tipos de tumores para los que los datos anteriores habían sido parcialmente discrepantes. El estudio también proporcionó información sobre varios tipos de tumores relevantes para los que hasta el momento no se disponía de datos de CD138. Estos incluyen, por ejemplo, carcinoma de células escamosas de la vulva y el canal anal, adenocarcinoma de esófago, seminoma, carcinoma embrionario y tumor del saco vitelino del testículo, cáncer de vejiga de células pequeñas, tumores neuroendocrinos del páncreas, feocromocitoma, timoma, tumor de estroma gastrointestinal (TEGI), angiosarcoma y leiomiosarcoma. Además, se obtuvieron datos específicos de subtipos para varios tipos de tumores, para los cuales se realizaron análisis previos en cohortes tumorales con información menos detallada sobre la morfología del tumor, como carcinoma urotelial, cáncer de mama, de endometrio y de ovario. Por lo tanto, estos datos representan otro ejemplo de la idoneidad de las ATM compuestas por muestras de muchos tipos tumorales diferentes y tejidos normales para caracterizar de manera integral un biomarcador o anticuerpo (la demostración de nuestros datos en comparación con estudios anteriores se muestra en la Figura 2) .

Figura 2

Descripción general de la expresión de CD138 en tejido tumoral de varios estudios clasificados de acuerdo con el presente estudio (cruz roja), puntos para estudios con datos específicos de subtipos, cuadrados para estudios sin datos específicos de subtipos y código de color que indica el número de tumores incluidos en estudios anteriores: rojo:< 10, amarillo: 10-25, y negro: > 25.

En varios estudios anteriores se ha sugerido una relación con los resultados precarios de los pacientes para el aumento o la disminución de los niveles de Syndecan-1 . La proteína CD138 puede tener funciones supresoras de tumores y promotoras de tumores que dependen del tumor . Nuestra cohorte de tumores carecía de información sobre el estadio del tumor o los resultados clínicos. Sin embargo, las pruebas indirectas de una función variable de la expresión diferencial de CD138 para la progresión tumoral provienen de la comparación de subtipos tumorales relacionados. Por ejemplo, los niveles más bajos de expresión de CD138 en el adenocarcinoma colorrectal y en el carcinoma urotelial invasivo (pT2-4) en comparación con los adenomas de colon y los tumores de vejiga no invasivos (pTa) justifican una pérdida de progresión tumoral paralela a CD138 en estos tumores. La expresión más baja de CD138 en el carcinoma renal cromófobo en comparación con su contraparte benigna, el oncocitoma, también se puede ver como un argumento para que la regulación a la baja de CD138 esté relacionada con la agresividad tumoral en estos cánceres de riñón derivados del túbulo nefrónico distal. Sin embargo, los niveles más altos de expresión de CD138 en el carcinoma suprarrenal cortical que en el adenoma suprarrenal indican que el aumento de las concentraciones de CD138 puede acompañar la progresión de estos tumores.

CD138 es una proteína de membrana y, como tal, un objetivo potencial para la terapéutica de anticuerpos. Hay esfuerzos para desarrollar una terapia adecuada para los cánceres CD138 positivos. Se demostró que el CD138 estaba sobreexpresado en la superficie de las células de mieloma múltiple, que se utiliza en un estudio preclínico para una terapia antitumoral con indatuximab, un anticuerpo monoclonal combinado con un agente citotóxico, que actualmente se evalúa en estudios preclínicos sobre plasmacitoma y cánceres de mama triple negativos en combinación con otros medicamentos . Con base en nuestros datos, los carcinomas de células escamosas, independientemente de su sitio de origen, emergen como posibles candidatos adicionales para la terapia anti-CD138 una vez que dicho tratamiento demuestre ser eficiente y esté disponible. La abundante expresión de CD138 en varios tejidos normales, incluido el epitelio escamoso de varios órganos diferentes, identifica varios sitios donde podrían surgir efectos secundarios potenciales de estas terapias.

El análisis de expresión de CD138 se utiliza actualmente en patología diagnóstica de rutina para distinguir y cuantificar células plasmáticas, por ejemplo, en la médula ósea y en biopsias endometriales donde la presencia de células plasmáticas indica endometritis crónica. Aparte de dos posibles excepciones, nuestros datos proporcionan poca evidencia para el análisis de expresión de Syndecan-1 que proporciona pistas diagnósticas en situaciones diagnósticas difíciles. La baja expresión en el mesotelioma en comparación con la alta prevalencia de expresión fuerte en el adenocarcinoma pulmonar sugiere que el Syndecan-1 podría añadirse potencialmente a la larga lista de anticuerpos que ayudan a distinguir estas entidades tumorales. Recientemente también se ha descrito una baja frecuencia de expresión de Sindecan-1 (10%) para el mesotelioma peritoneal . Además, el CD138 fue marcadamente más alto en el carcinoma hepatocelular en comparación con el carcinoma colangiocelular de hígado. Sin embargo, otros anticuerpos como, por ejemplo, la arginasa o la BSEP son mejores separadores de estas entidades tumorales .

Es una limitación de este estudio que los enfoques inmunohistoquímicos, especialmente cuando se utiliza la visualización de campo brillante, no son óptimos para la cuantificación de proteínas. Es importante destacar que la falta de inmunotinción no excluye una expresión de CD138 biológicamente relevante en células normales o neoplásicas «negativas». Cada protocolo define un umbral de detección por debajo del cual los tejidos se consideran negativos. Por encima de este límite de detección, la intensidad de tinción permite una cierta cuantificación de proteínas, pero esto está limitado por una tinción de intensidad máxima que no puede ser perceptiblemente más fuerte en caso de niveles de expresión de proteínas aún más altos. Además, en nuestro estudio no se tuvo en cuenta la tinción estromal ocasional, aunque otros y nosotros hemos demostrado que existe evidencia de un papel clínicamente relevante de la expresión de CD138 en el estroma asociado al tumor . Sin embargo, la tinción de estroma es poco frecuente y requeriría un mayor número de muestras por tipo de cáncer para un análisis significativo.

En resumen, este estudio proporciona una visión general completa de la expresión de CD138 en tumores humanos. La expresión preferencial en los carcinomas de células escamosas de varios sitios hace que estos cánceres sean objetivos principales para los tratamientos anti-CD138 una vez que estén disponibles. Sin embargo, la expresión abundante en muchos tejidos normales diferentes podría plantear obstáculos para explotar el CD138 como diana terapéutica.

Disponibilidad de datos

Los datos inmunohistoquímicos utilizados para respaldar los hallazgos de este estudio se incluyen en el artículo.

Conflictos de intereses

Los autores declaran que no existe conflicto de intereses con respecto a la publicación de este artículo.

Contribuciones de los autores

JI, DP, C H-M, GS, RS, CM y C M-K concibieron y diseñaron el estudio, analizaron los datos y redactaron el manuscrito. SW, FQ y SK realizaron la mayoría de los análisis inmunohistoquímicos clave. GS, SK y RS participaron en la concepción original del estudio. TC, FB, FJ y C H-M proporcionaron los datos. WW, VC, AL, AH, DH, GS, SK y KM participaron en el procesamiento de tejidos, el diagnóstico patológico y el análisis inmunohistoquímico. DD, AB, GC, AM, GS y RS proporcionaron los materiales, los datos de seguimiento clínico y la asistencia técnica. Todos los autores han leído y aprobado el manuscrito.