Abstract
Syndecan-1 (CD138) è un proteoglicano transmembrana noto per essere espresso in vari tessuti normali e maligni. È di interesse a causa di un possibile ruolo prognostico dell’espressione differenziale nei tumori e del suo ruolo come bersaglio per indatuximab, un anticorpo monoclonale accoppiato con un agente citotossico. Per analizzare in modo completo CD138 in tessuti normali e neoplastici, abbiamo utilizzato microarrays tissutali (TMA) per analizzare l’espressione di CD138 immunoistochimicamente rilevabile in 2.518 campioni di tessuto provenienti da 85 diverse entità tumorali e 76 diversi tipi di tessuto normale. I dati hanno mostrato che l’espressione CD138 è abbondante nei tumori. Almeno un occasionale debole immunocontenente CD138 potrebbe essere rilevato in 71 di 82 (87%) diversi tipi di tumore e 58 entità (71%) avevano almeno un tumore con una forte positività. Nei tessuti normali, un’espressione particolarmente forte è stata trovata nel normale epitelio squamoso di vari organi, cellule caliciformi e colonnari del tratto gastrointestinale e negli epatociti. L’analisi altamente standardizzata della maggior parte dei tipi di cancro umano ha determinato un ordine di classificazione dei tumori in base alla frequenza e ai livelli di espressione di CD138. L’immunotenente CD138 è stato il più alto nei carcinomi a cellule squamose come l’esofago (100%), la cervice uterina (79,5%), il polmone (85,7%), la vagina (89,7%) o la vulva (73,3%) e nel cancro uroteliale invasivo (76,2%). Negli adenocarcinomi, CD138 era anche alto nel polmone (82,9%) e nel cancro del colon-retto (85,3%), ma spesso inferiore nel pancreas (73,3%), nello stomaco (54,2% nel tipo intestinale) o nei carcinomi della prostata (16,3%). L’espressione di CD138 era solitamente bassa o assente nei tumori delle cellule germinali, nei sarcomi, nei tumori endocrini incluso il cancro alla tiroide e nei tumori neuroendocrini. In sintesi, l’espressione preferenziale nei carcinomi a cellule squamose di vari siti rende questi tumori obiettivi primari per i trattamenti anti-CD138 una volta che questi potrebbero diventare disponibili. L’espressione abbondante in molti tessuti normali differenti potrebbe porre gli ostacoli allo sfruttamento del CD138 come obiettivo terapeutico, tuttavia.
1. Introduzione
Syndecan-1 (CD138) è uno dei quattro membri della famiglia syndecan. È una proteina di superficie cellulare costituita da tre domini strutturali, uno dei quali è extracellulare e lega i solfati di eparina e i solfati di condroitina . Syndecan-1 ha rilevanza per le interazioni cellula-cellula e cellula-matrice . È coinvolto nella regolazione della proliferazione cellulare, della migrazione e dell’organizzazione del citoscheletro . Nei tessuti normali, CD138 è noto per essere espresso su plasmacellule e vari tipi di cellule epiteliali.
L’espressione di CD138 nel cancro è di potenziale interesse clinico in quanto farmaci specifici mirati a CD138 sono attualmente in fase di valutazione negli studi clinici. In uno studio di fase II sul plasmocitoma, sono stati riportati efficacia clinica e bassi effetti collaterali . Negli studi preclinici, questi anticorpi hanno anche mostrato efficacia contro il cancro al seno triplo negativo e il melanoma . Se le terapie anti-CD138 dovessero rivelarsi efficaci, altri tipi di cancro CD138 positivi potrebbero anche beneficiare di tali trattamenti.
L’espressione alterata di CD138 è stata descritta in vari tumori maligni. Ad esempio, la sovraespressione di CD138 è stata riportata nel cancro al seno, alla vescica urinaria, alla cistifellea, al pancreas, alle ovaie, all’endometrio e alla prostata . In altri tipi di cancro, come il cancro del polmone, testa/collo, gastrico, renale e colorettale, l’espressione di CD138 è risultata ridotta rispetto all’epitelio normale adiacente . In molti di questi tipi di tumore, l’espressione ridotta o aumentata di CD138 è stata collegata al fenotipo sfavorevole del tumore e alla prognosi povera del paziente . Studi precedenti su CD138 nel cancro hanno applicato vari reagenti e protocolli diversi per la loro colorazione immunoistochimica. Probabilmente è per questo che la letteratura esistente è altamente discrepante rispetto alla prevalenza dell’espressione di CD138 in diversi tipi di tumore. Ad esempio, la gamma della positività CD138 riportata varia dal 26% al 100% nel carcinoma della vescica urinaria, dal 23% all ‘89% nel carcinoma polmonare squamoso, dal 33% al 100% nel carcinoma mammario, dal 50,5% all’ 87% nel carcinoma a cellule squamose dell’esofago e dal 24,7% all ‘ 89,7% nel carcinoma a cellule squamose della cervice.
Dati questi dati eterogenei, la letteratura esistente non consente facilmente di determinare questi tipi di cancro, dove CD138 svolge un ruolo particolarmente importante. Per confrontare la prevalenza e l’intensità dell’espressione di CD138 tra entità tumorali e per identificare questi tipi di cancro che potrebbero essere candidati ottimali per i farmaci anti-CD138, abbiamo quindi analizzato più di 2500 tumori e 76 tessuti normali utilizzando un protocollo standard. A tale scopo, è stato utilizzato un microarray multitumor tissue (TMA) contenente fino a 50 diversi tumori di 85 diversi tipi e sottotipi tumorali. I risultati del nostro studio identificano una vasta gamma di entità tumorali altamente esprimenti CD138.
2. Materiali e metodi
2.1. Microarrays del tessuto (TMA)
Abbiamo usato due insiemi differenti di TMA preesistenti per studiare l’espressione CD138 nei tessuti umani normali e cancerosi umani. Il primo TMA era composto da un campione di 76 diversi tipi di tessuto normale (608 campioni su un vetrino). Il secondo TMA conteneva un totale di 3.642 tumori primari di 85 tipi e sottotipi tumorali. I campioni sono stati distribuiti tra 7 diversi blocchi TMA (contenenti tra 414 e 522 campioni). La composizione del TMA è descritta nella Tabella 1 nei risultati. Tutti i campioni sono stati ricavati dagli archivi dell’Istituto di Patologia, Ospedale universitario di Amburgo (Amburgo, Germania). Ogni blocco TMA contiene una sezione di controllo standard identica con 40 macchie di tessuto normale e tumorale al fine di controllare la possibile variabilità slide-to-slide dell’immunotenente. I tessuti sono stati fissati in formalina tamponata al 4% e quindi incorporati in paraffina. Il diametro del punto del tessuto TMA era di 0,6 mm. Tutti i lavori erano conformi alla Dichiarazione di Helsinki. Il consenso informato non era necessario.
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2.2. Immunoistochimica
Le sezioni di TMA appena tagliate sono state immunostenute in un giorno e in un esperimento. I vetrini sono stati deparaffinizzati ed esposti al recupero dell’antigene indotto dal calore per 5 minuti in autoclave a 121°C in un tampone di soluzione di recupero del bersaglio Dako a pH 9. L’anticorpo primario specifico per Syndecan-1 totale (anticorpo monoclonale di topo, clone JASY1, Dianova, Amburgo, Germania, diluizione 1 : 200) è stato applicato a 37°C per 60 minuti. L’anticorpo legato è stato quindi visualizzato utilizzando il kit EnVision (Dako, Glostrup, Danimarca) secondo le indicazioni del produttore. Per i tessuti tumorali, è stata stimata la percentuale di cellule epiteliali positive e l’intensità della colorazione è stata registrata semiquantitativamente (0, 1+, 2+ e 3+). Per le analisi statistiche, i risultati della colorazione sono stati classificati in quattro gruppi. I tumori senza alcuna colorazione sono stati considerati negativi. I tumori con intensità di colorazione 1+ in ≤70% delle cellule e intensità 2+ in ≤30% delle cellule sono stati considerati debolmente positivi. Tumori con 1 + intensità di colorazione in > 70% delle cellule, 2+ intensità in 30% a 70%, o 3+ intensità in ≤30% sono stati considerati moderatamente positivi. Tumori con intensità 2+ in>70% o intensità 3+ in>Il 30% delle cellule è stato considerato fortemente positivo. Queste categorie rappresentano tagli standard che altri e noi hanno utilizzato in numerosi studi IHC .
3. Risultati
3.1. Problemi tecnici
Un totale di 2.518 (69%) dei 3.642 campioni di tessuto tumorale erano interpretabili nella nostra analisi TMA. Le ragioni del fallimento dell’analisi includevano una frazione di campioni mancanti o campioni privi di cellule tumorali inequivocabili. Un numero sufficiente di campioni è stato analizzabile per tutti i 76 tipi di tessuto normale consentendo una valutazione completa del tessuto normale.
3.2. Syndecan-1 nei tessuti normali
Tutte le immunodeficienze CD138 positive nei tessuti normali sono riassunte nella Tabella 2. CD138 è stato abbondantemente espresso, soprattutto in vari tipi di cellule epiteliali. Un’espressione particolarmente forte di CD138 è stata osservata in cellule epiteliali squamose di vari organi(Figura 1 (a)), cellule caliciformi del tratto gastrointestinale(Figura 1 (b)), cellule colonnari nella cistifellea(Figura 1 (c)) ed epatociti(Figura 1 (d)). Non CD138 colorazione è stata rilevata nei seguenti tessuti: aorta/intima, aorta/media, del cuore (ventricolo sinistro), muscolo scheletrico, muscolo scheletrico/lingua, miometrio, la parete muscolare appendice, esofago, stomaco, ileo, colon descendens, rene, pelvi e della vescica, del pene (glande/corpo spugnoso), dell’ovaio (stroma), il tessuto del grasso (bianco), milza, timo, ovaio (corpus luteum), alle ovaie (cisti follicolari, la tiroide, cervelletto, cervello, la ghiandola pituitaria (posteriore del lobo), ghiandola pituitaria (lobo anteriore), e di midollo osseo.
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3.3. CD138 nei tessuti tumorali
l’immunotenente era prevalentemente membranoso, ma talvolta anche nel citoplasma. Si è verificata anche una colorazione occasionale dello stroma, ma è stata ignorata per questa analisi. La positività CD138 è stata osservata in 1.118 tumori analizzabili su 2.518 (Tabella 1). L’immunotenente CD138 è stato considerato debole in 330 (13%), moderato in 226 (9%) e forte in 562 tumori (22%). I punti rappresentativi del tessuto tumorale con espressione CD138 sono mostrati nelle figure 1(e) e 1 (h) . Almeno qualche espressione CD138 potrebbe essere rilevata in 75 di 85 (88%) delle nostre categorie tumorali, incluse 60 (71%) categorie in cui almeno un tumore ha mostrato una forte positività (Tabella 1). I tipi di tumore in cui alcuni CD138 è stato visto in tutti i casi analizzati inclusi adenoma a cellule basali, adenoma del colon, carcinoma squamoso dell’esofago, tumore a cellule granulari, e tumore del Brennero ovarico. Un’espressione CD138 particolarmente significativa è stata rilevata anche nel carcinoma anale (90,9%), nel carcinoma squamoso della pelle (92,9%), nel carcinoma epatocellulare (97,7%), nel carcinoma a fillodi della mammella (94,4%) e nel tumore Warthin della parotide (92,7%). I tipi del tumore con un immunostaining CD138 particolarmente basso o assente hanno incluso i tumori delle cellule germinali testicolari, parecchi sarcomi, melanoma, mesothelioma maligno e carcinoma della vescica urinaria delle piccole cellule.
4. Discussione
I risultati di questo studio forniscono una panoramica completa sull’espressione di Syndecan-1 nei tumori umani. I dati mostrano che—in tutti gli organi di origine-i carcinomi a cellule squamose (e uroteliali) sono particolarmente inclini ad esprimere Syndecan-1, spesso a livelli elevati. Anche se gli adenocarcinomi derivati dal colon e dal polmone sono anche alti espressi, l’immunocarcinoma CD138 sembra essere generalmente meno intenso e meno frequente negli adenocarcinomi. Questo è meglio visibile negli organi in cui si verificano sia adenocarcinomi che carcinomi a cellule squamose come nella cervice uterina e nell’esofago. La predominanza delle cellule squamose dell’espressione CD138 diventa evidente anche nei tumori con patogenesi identica come il cancro cervicale, il cancro orale o il carcinoma a cellule squamose dell’ano, che sono spesso associati al virus del papilloma umano. I tipi clinicamente importanti del cancro con le basse frequenze intermedie ed i livelli di espressione CD138 includono i cancri del rene e dell’endometrio mentre le basse frequenze della positività sono state trovate in carcinoma della prostata, nei tumori endocrini compreso il cancro della tiroide e nei tumori neuroendocrini come pure nei cancri delle cellule germinali. Nonostante alcuni valori anomali, i nostri dati sono in gran parte coerenti con la letteratura. Diversi altri ricercatori avevano precedentemente descritto livelli particolarmente elevati di espressione di CD138 nel cancro a cellule squamose .
La valutazione standardizzata di 85 diversi tipi e sottotipi di tumore ci ha permesso di definire un ordine di classificazione rispetto al livello di espressione di CD138 nel cancro. Riteniamo che questi dati siano particolarmente utili per questi tipi di tumore per i quali i dati precedenti erano stati parzialmente discrepanti. Lo studio ha anche fornito informazioni su un certo numero di tipi di tumore rilevanti per i quali finora mancavano dati CD138. Questi ad esempio includono carcinoma a cellule squamose della vulva e del canale anale, adenocarcinoma dell’esofago, seminoma, carcinoma embrionale e tumore del sacco vitellino del testicolo, cancro della vescica a piccole cellule, tumori neuroendocrini del pancreas, feocromocitoma, timoma, tumore dello stroma gastrointestinale (GIST), angiosarcoma e leiomiosarcoma. Inoltre, sono stati ottenuti dati specifici del sottotipo per diversi tipi di tumore, per i quali sono state eseguite analisi precedenti su coorti tumorali con informazioni meno dettagliate sulla morfologia del tumore come carcinoma uroteliale, mammella, endometrio e tumori ovarici. Questi dati rappresentano quindi un altro esempio dell’idoneità delle TMA composte da campioni di diversi tipi di tumore e tessuti normali per caratterizzare in modo completo un biomarcatore o anticorpo (la dimostrazione dei nostri dati rispetto agli studi precedenti è mostrata in Figura 2) .
Vari studi precedenti hanno suggerito un collegamento al risultato paziente povero per i livelli aumentati o diminuiti di Syndecan-1 . La proteina CD138 può avere soppressore del tumore e funzioni di promozione del tumore che dipendono dal tumore . La nostra coorte tumorale era priva di qualsiasi stadio tumorale o informazione sull’esito clinico. L’evidenza indiretta per un ruolo variabile dell’espressione differenziale CD138 per la progressione del tumore deriva dal confronto dei sottotipi tumorali correlati, tuttavia. Ad esempio, i livelli di espressione più bassi di CD138 nell’adenocarcinoma colorettale e nel carcinoma uroteliale invasivo (pT2-4) rispetto agli adenomi del colon e ai tumori della vescica non invasivi (pTa) sostengono una perdita di CD138 in parallelo alla progressione tumorale in questi tumori. L’espressione più bassa di CD138 nel carcinoma renale del cromofobo rispetto alla sua controparte benigna oncocytoma può anche essere vista come un argomento per la downregulation CD138 che è collegata all’aggressività del tumore in questi cancri del rene derivati dal tubulo distale del nefrone. Tuttavia, livelli più elevati di espressione CD138 nel carcinoma surrenale corticale rispetto all’adenoma surrenale suggeriscono che un aumento dei livelli di CD138 può accompagnare la progressione in questi tumori.
CD138 è una proteina di membrana e come tale un potenziale bersaglio per la terapia anticorpale. Ci sono sforzi per sviluppare una terapia adatta per i tumori CD138-positivi. CD138 è stato indicato per essere iperespressa sulla superficie di cellule di mieloma multiplo che viene utilizzato in uno studio preclinico per una terapia antitumorale con indatuximab, un anticorpo monoclonale accoppiato con un agente citotossico, che è attualmente valutato in studi preclinici su plasmocitoma e triplo-negativo tumori al seno in combinazione con altri farmaci . Sulla base dei nostri dati, i carcinomi a cellule squamose, indipendentemente dal loro sito di origine, emergono come ulteriori possibili candidati per la terapia anti-CD138 una volta che tale trattamento dovrebbe rivelarsi efficace e diventare disponibile. L’abbondante espressione di CD138 in vari tessuti normali, incluso l’epitelio squamoso di vari organi diversi, identifica vari siti in cui potrebbero emergere potenziali effetti collaterali di queste terapie.
L’analisi di espressione CD138 è attualmente utilizzata nella patologia diagnostica di routine per distinguere e quantificare le plasmacellule, ad esempio nel midollo osseo e nelle biopsie endometriali dove la presenza di plasmacellule indica endometrite cronica. A parte due possibili eccezioni, i nostri dati forniscono poche prove per l’analisi dell’espressione Syndecan-1 che fornisce indizi diagnostici in situazioni diagnostiche difficili. La bassa espressione nel mesotelioma rispetto all’alta prevalenza di forte espressione nell’adenocarcinoma polmonare suggerisce che Syndecan-1 potrebbe essere potenzialmente aggiunto alla lunga lista di anticorpi che aiutano a distinguere queste entità tumorali. Recentemente è stata descritta anche una bassa frequenza di espressione di Syndecan-1 (10%) per il mesotelioma peritoneale . Inoltre, CD138 era marcatamente più alto nel carcinoma epatocellulare rispetto al carcinoma colangiocellulare del fegato. Tuttavia, altri anticorpi come, ad esempio, arginasi o BSEP sono migliori separatori di queste entità tumorali .
È una limitazione di questo studio che gli approcci immunoistochimici, specialmente quando si utilizza la visualizzazione a campo luminoso, non sono ottimali per la quantificazione delle proteine. È importante sottolineare che la mancanza di immunostening non esclude un’espressione CD138 biologicamente rilevante in cellule normali o neoplastiche “negative”. Ogni protocollo definisce una soglia di rilevazione al di sotto della quale i tessuti sono considerati negativi. Al di sopra di questo limite di rilevamento, l’intensità di colorazione consente una certa quantificazione delle proteine, ma questa è limitata da una colorazione di intensità massima che non può diventare più forte in caso di livelli di espressione proteica ancora più elevati. Inoltre, la colorazione stromale occasionale era stata ignorata nel nostro studio, sebbene altri e noi abbiano dimostrato che ci sono prove per un ruolo clinicamente rilevante dell’espressione CD138 nello stroma associato al tumore . Tuttavia, la colorazione dello stroma è rara e richiederebbe i più grandi numeri del campione per tipo del cancro per un’analisi significativa.
In sintesi, questo studio fornisce una panoramica completa sull’espressione di CD138 nei tumori umani. L’espressione preferenziale nei carcinomi a cellule squamose di vari siti rende questi tumori obiettivi primari per i trattamenti anti-CD138 una volta che questi potrebbero diventare disponibili. L’espressione abbondante in molti tessuti normali differenti potrebbe porre gli ostacoli allo sfruttamento del CD138 come obiettivo terapeutico, tuttavia.
Disponibilità dei dati
I dati di immunoistochimica utilizzati per supportare i risultati di questo studio sono inclusi nell’articolo.
Conflitti di interesse
Gli autori dichiarano che non vi è alcun conflitto di interessi per quanto riguarda la pubblicazione di questo documento.
Contributi degli autori
JI, DP, C H-M, GS, RS, CM e C M-K hanno concepito e progettato lo studio, analizzato i dati e redatto il manoscritto. SW, CF e SK hanno eseguito la maggior parte delle principali analisi immunoistochimiche. GS, SK e RS sono stati coinvolti nella concezione originale dello studio. TC, FB, FJ e C H-M hanno fornito i dati. WW, VC, AL, AH, DH, GS, SK e KM hanno partecipato all’elaborazione dei tessuti, alla diagnosi patologica e all’analisi immunoistochimica. DD, AB, CG, AM, GS e RS hanno fornito i materiali, i dati clinici di follow-up e l’assistenza tecnica. Tutti gli autori hanno letto e approvato il manoscritto.
