Abstrakt
Syndecan-1 (CD138) är en transmembran proteoglykan som är känd för att uttryckas i olika normala och maligna vävnader. Det är av intresse på grund av en möjlig prognostisk roll av differentiellt uttryck i tumörer och dess roll som mål för indatuximab, en monoklonal antikropp kopplad till ett cytotoxiskt medel. För att omfattande analysera CD138 i normala och neoplastiska vävnader använde vi vävnadsmikroarrayer (TMA) för att analysera immunhistokemiskt detekterbart CD138-uttryck i 2,518 vävnadsprover från 85 olika tumörenheter och 76 olika normala vävnadstyper. Uppgifterna visade att CD138-uttryck är rikligt i tumörer. Åtminstone en tillfällig svag CD138-immunfärgning kunde detekteras hos 71 av 82 (87%) olika tumörtyper och 58 enheter (71%) hade minst en tumör med stark positivitet. I normala vävnader hittades ett särskilt starkt uttryck i normalt skivepitel av olika organ, bägare och kolonnceller i mag-tarmkanalen och i hepatocyter. Den mycket standardiserade analysen av de flesta mänskliga cancertyper resulterade i en rangordning av tumörer enligt frekvensen och nivåerna av CD138-uttryck. CD138-immunfärgning var högst i skivepitelcancer såsom från matstrupen (100%), livmoderhalsen (79,5%), lunga (85,7%), vagina (89,7%) eller vulva (73,3%) och i invasiv urotelial cancer (76,2%). I adenokarcinom var CD138 också hög i lung (82, 9%) och kolorektal cancer (85, 3%) men ofta lägre i bukspottkörteln (73, 3%), Mage (54, 2% i tarmtyp) eller prostatakarcinom (16, 3%). CD138-uttryck var vanligtvis lågt eller frånvarande i bakteriecelltumörer, sarkom, endokrina tumörer inklusive sköldkörtelcancer och neuroendokrina tumörer. Sammanfattningsvis gör preferensuttrycket i skivepitelcancer på olika ställen dessa cancerformer främsta mål för anti-CD138-behandlingar när dessa kan bli tillgängliga. Rikligt uttryck i många olika normala vävnader kan dock utgöra hinder för att utnyttja CD138 som ett terapeutiskt mål.
1. Introduktion
Syndecan – 1 (CD138) är en av fyra medlemmar i syndecan-familjen. Det är ett cellytprotein bestående av tre strukturella domäner, varav en är extracellulär och binder heparinsulfater och kondroitinsulfater . Syndecan – 1 har relevans för cell-cell-och cell-matrisinteraktioner . Det är involverat i regleringen av cellproliferation, migration och organisationen av cytoskeletten . I normala vävnader är CD138 känt för att uttryckas på plasmaceller och olika epitelcellstyper.
CD138-uttryck i cancer är av potentiellt kliniskt intresse eftersom specifika läkemedel riktade mot CD138 för närvarande utvärderas i kliniska prövningar. I en fas II-studie på plasmocytom har klinisk effekt och låga biverkningar rapporterats . I prekliniska studier visade dessa antikroppar också effekt mot trippelnegativ bröstcancer och melanom . Om anti-CD138-terapier skulle visa sig vara framgångsrika, kan andra CD138-positiva cancertyper lika väl dra nytta av sådana behandlingar.
förändrat CD138-uttryck har beskrivits i olika maligna tumörer. Till exempel har överuttryck av CD138 rapporterats i bröst -, urinblåsa -, gallblåsa -, bukspottkörtel -, äggstocks -, endometrie-och prostatacancer . I andra cancertyper, såsom lung -, huvud/hals -, mag -, njur-och kolorektal cancer, visade sig CD138-uttryck vara reducerat jämfört med intilliggande normalt epitel . I flera av dessa tumörtyper kopplades antingen reducerat eller ökat CD138-uttryck till ogynnsam tumörfenotyp och dålig patientprognos . Tidigare studier på CD138 i cancer har tillämpat olika reagenser och protokoll för deras immunhistokemiska färgning. Det är förmodligen på grund av detta att den befintliga litteraturen är mycket avvikande med avseende på förekomsten av CD138-uttryck i olika tumörtyper. Till exempel varierar intervallet för den rapporterade CD138-positiviteten från 26% till 100% i urinblåscancer, från 23% till 89% i skivepitelcancer, från 33% till 100% i bröstcancer, från 50, 5% till 87% i skivepitelcancer i matstrupen och från 24, 7% till 89, 7% i skivepitelcancer i livmoderhalsen.
Med tanke på dessa heterogena data tillåter den befintliga litteraturen inte lätt att bestämma dessa cancertyper, där CD138 spelar en särskilt viktig roll. För att jämföra förekomsten och intensiteten av CD138-uttryck mellan tumörenheter och för att identifiera dessa cancertyper som kan vara optimala kandidater för anti-CD138-läkemedel analyserade vi således mer än 2500 cancerformer och 76 normala vävnader med ett standardprotokoll. För detta ändamål användes en multitumörvävnadsmikroarray (TMA) innehållande upp till 50 olika tumörer från 85 olika tumörtyper och subtyper. Resultaten av vår studie identifierar ett brett spektrum av mycket CD138-Uttryckande tumörenheter.
2. Material och metoder
2.1. Tissue Microarrays (TMA)
Vi använde två olika uppsättningar av redan existerande TMA för att studera CD138-uttryck i normala mänskliga och cancerösa mänskliga vävnader. Den första TMA bestod av ett prov av 76 olika normala vävnadstyper (608 prover på en bild). Den andra TMA innehöll totalt 3 642 primära tumörer från 85 tumörtyper och subtyper. Proverna fördelades mellan 7 olika TMA-block (innehållande mellan 414 och 522 prover). Sammansättningen av TMA beskrivs i Tabell 1 i resultat. Alla prover härleddes från arkiven vid Institutet för patologi, Universitetssjukhuset i Hamburg (Hamburg, Tyskland). Varje TMA-block innehåller en identisk standardkontrollsektion med 40 normala och tumörvävnadsfläckar för att kontrollera eventuell glid-till-glid-variabilitet hos immunfärgning. Vävnader fixerades i 4% buffrad formalin och inbäddades sedan i paraffin. TMA tissue spot diameter var 0,6 mm. alla arbeten överensstämde med Helsingforsdeklarationen. Informerat samtycke var inte nödvändigt.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2.2. Immunohistokemi
nyklippta TMA-sektioner immunostainerades på en dag och i ett experiment. Slides deparaffiniserades och exponerades för värmeinducerad antigenhämtning i 5 minuter i en autoklav vid 121 C i pH 9 dako-Målhämtningslösningsbuffert. Primär antikropp som är specifik för total Syndecan – 1 (mus monoklonal antikropp, klon JASY1, Dianova, Hamburg, Tyskland, utspädning 1 : 200) applicerades vid 37 C i 60 minuter. Bunden antikropp visualiserades sedan med EnVision Kit (Dako, Glostrup, Danmark) enligt tillverkarens anvisningar. För tumörvävnader uppskattades andelen positiva epitelceller och färgningsintensiteten registrerades semikvantitativt (0, 1+, 2+ och 3+). För statistiska analyser kategoriserades färgningsresultaten i fyra grupper. Tumörer utan färgning betraktades som negativa. Tumörer med 1 + färgningsintensitet i 70% av cellerna och 2+ intensitet i 30% av cellerna ansågs svagt positiva. Tumörer med 1 + färgningsintensitet i >70% av cellerna, 2+ intensitet i 30% till 70%, eller 3+ intensitet i 20% i 30% i xnumx % betraktades som måttligt positiva. Tumörer med 2 + intensitet i >70% eller 3+ intensitet i >30% av cellerna ansågs starkt positiva. Dessa kategorier representerar standardavbrott som andra och oss har använt i många IHC-studier .
3. Resultat
3.1. Tekniska problem
totalt 2,518 (69%) av 3,642 tumörvävnadsprover var tolkbara i vår TMA-analys. Orsaker till analysfel inkluderade en bråkdel av saknade prover eller prover som saknade entydiga tumörceller. Ett tillräckligt antal prover var analyserbara för alla 76 normala vävnadstyper som möjliggör en fullständig normal vävnadsutvärdering.
3.2. Syndecan – 1 i normala vävnader
alla positiva CD138-immunostainer i normala vävnader sammanfattas i Tabell 2. CD138 uttrycktes rikligt, mestadels i olika epitelcellstyper. Ett särskilt starkt uttryck av CD138 observerades i skivepitelceller i olika organ (Figur 1(A)), bägarceller i mag-tarmkanalen (Figur 1(b)), kolonnceller i gallblåsan (Figur 1(c)) och hepatocyter (Figur 1(d)). Ingen CD138-färgning detekterades i följande vävnader: aorta/intima, aorta/media, hjärta (vänster ventrikel), skelettmuskel, skelettmuskel/tunga, myometrium, muskelvägg bilaga, matstrupe, mage, ileum, kolon descendens, njurbäcken och urinblåsan, penis (glans/corpus spongiosum), äggstock (stroma), fettvävnad (vit), mjälte, tymus, äggstock (corpus luteum), äggstock (follikulär cysta), sköldkörtel, cerebellum, cerebrum, hypofysen (bakre loben), hypofysen (främre loben), och benmärg.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
3.3. CD138 i tumörvävnader
immunfärgning var övervägande membranös men ibland också i cytoplasman. Tillfällig stromafärgning inträffade också men ignorerades för denna analys. CD138-positivitet sågs i 1 118 av 2 518 analyserbara tumörer (Tabell 1). CD138-immunfärgning ansågs svag i 330 (13%), måttlig i 226 (9%) och stark i 562 tumörer (22%). Representativa tumörvävnadsfläckar med CD138-uttryck visas i figurerna 1(e) och 1(h) . Åtminstone några CD138-uttryck kunde detekteras i 75 av 85 (88%) av våra tumörkategorier, inklusive 60 (71%) kategorier där minst en tumör visade en stark positivitet (Tabell 1). Tumörtyperna där vissa CD138 sågs i alla analyserade fall inkluderade basalcelladenom, kolon adenom, skivepitelcancer i matstrupen, granulär celltumör och äggstocks Brenner tumör. Ett särskilt signifikant CD138-uttryck detekterades också i analkarcinom (90,9%), skivepitelcancer i huden (92,9%), hepatocellulärt karcinom (97,7%), phyllodes karcinom i bröstet (94,4%) och i Warthin tumör i parotis (92,7%). Tumörtyper med en särskilt låg eller frånvarande CD138-immunfärgning inkluderade testikulära könscellstumörer, flera sarkom, melanom, malignt mesoteliom och småcellig urinblåsekarcinom.
4. Diskussion
resultaten av denna studie ger en omfattande översikt över Syndecan – 1-uttryck i humana tumörer. Uppgifterna visar att—över alla ursprungsorgan-skivepitelceller (och uroteliala) karcinom är särskilt benägna att uttrycka Syndecan-1, ofta på höga nivåer. Även om adenokarcinom härrörande från tjocktarmen och lungan också är höguttryckare, verkar CD138-immunfärgning i allmänhet vara mindre intensiv och mindre frekvent i adenokarcinom. Detta syns bäst i organ där både adenokarcinom och skivepitelcancer förekommer som i livmoderhalsen och i matstrupen. Skivepitelcellens övervägande av CD138-uttryck blir till och med uppenbart i cancer med identisk patogenes såsom livmoderhalscancer, oral cancer eller skivepitelcancer i anus, som ofta är humant papillomvirus associerat. Kliniskt viktiga cancertyper med låga till mellanliggande frekvenser och nivåer av CD138-uttryck inkluderar cancer i njurarna och endometrium medan låga frekvenser av positivitet hittades i prostatacancer, endokrina tumörer inklusive sköldkörtelcancer och neuroendokrina tumörer såväl som bakteriecellscancer. Trots vissa avvikelser är våra data i stor utsträckning förenliga med litteraturen. Flera andra utredare hade tidigare beskrivit särskilt höga nivåer av CD138-uttryck i skivepitelcancer.den standardiserade bedömningen av 85 olika tumörtyper och subtyper gjorde det möjligt för oss att definiera en rangordning med avseende på nivån av CD138-uttryck i cancer. Vi tror att dessa data är särskilt användbara för dessa tumörtyper för vilka tidigare data hade varit delvis avvikande. Studien gav också information om ett antal relevanta tumörtyper för vilka CD138-data hittills saknades. Dessa inkluderar till exempel skivepitelcancer i vulva och analkanalen, adenokarcinom i matstrupen, seminom, embryonalt karcinom och äggula tumör i testiklarna, småcellig blåscancer, neuroendokrina tumörer i bukspottkörteln, feokromocytom, tymom, gastrointestinal stromatumör (GIST), angiosarkom och leiomyosarkom. Dessutom erhölls subtypspecifika data för flera tumörtyper, för vilka tidigare analyser utfördes på tumörkohorter med mindre detaljerad information om tumörmorfologi såsom urotelial karcinom, Bröst -, endometrium-och äggstockscancer. Dessa data representerar således ett annat exempel på lämpligheten hos TMA som består av prover av många olika tumörtyper och normala vävnader för att fullständigt karakterisera en biomarkör eller antikropp (demonstration av våra data jämfört med tidigare studier visas i Figur 2) .
olika tidigare studier har föreslagit en koppling till dåligt patientresultat för antingen ökade eller minskade Syndecan-1-nivåer . CD138-protein kan ha tumörsuppressor och tumörfrämjande funktioner som beror på tumören . Vår tumörkohort saknade någon tumörstadium eller klinisk resultatinformation. Indirekt bevis för en variabel roll av differentiellt CD138-uttryck för Tumörprogression kommer emellertid från jämförelsen av relaterade tumörsubtyper. Till exempel argumenterar de lägre expressionsnivåerna av CD138 i kolorektalt adenokarcinom och i invasivt urotelialt karcinom (pT2-4) jämfört med kolonadenom och icke-invasiva blåstumörer (pTa) för en förlust av CD138 parallell Tumörprogression i dessa tumörer. Det lägre uttrycket av CD138 i kromofob njurkarcinom jämfört med dess godartade motsvarighet oncocytom kan också ses som ett argument för CD138 nedreglering är kopplad till tumör aggressivitet i dessa njurcancer härledda från den distala nephron tubulus. Högre nivåer av CD138-uttryck i det kortikala binjurekarcinomet än i binjureadenom tyder dock på att ökade CD138-nivåer kan åtfölja progression i dessa tumörer.
CD138 är ett membranprotein och som sådant ett potentiellt mål för antikroppsterapi. Det finns ansträngningar för att utveckla en lämplig terapi för CD138-positiva cancerformer. CD138 visade sig vara överuttryckt på ytan av multipla myelomceller som används i en preklinisk studie för en antitumoral behandling med indatuximab, en monoklonal antikropp i kombination med ett cytotoxiskt medel, som för närvarande utvärderas i prekliniska studier på plasmacytom och trippelnegativa bröstcancer i kombination med andra läkemedel . Baserat på våra data framträder skivepitelcancer, oavsett ursprungsort, som ytterligare möjliga kandidater för anti-CD138-behandling när en sådan behandling ska visa sig vara effektiv och bli tillgänglig. Det rikliga uttrycket av CD138 i olika normala vävnader inklusive skivepitel från olika organ identifierar olika platser där potentiella biverkningar av dessa terapier kan uppstå.
CD138-expressionsanalys används för närvarande i rutinmässig diagnostisk patologi för att skilja och kvantifiera plasmaceller, till exempel i benmärgen och i endometriebiopsier där närvaron av plasmaceller indikerar kronisk endometrit. Bortsett från två möjliga undantag ger våra data lite bevis för Syndecan-1-uttrycksanalys som ger diagnostiska ledtrådar i svåra diagnostiska situationer. Det låga uttrycket i mesoteliom jämfört med den höga förekomsten av starkt uttryck i lungadenokarcinom antyder att Syndecan-1 potentiellt kan läggas till den långa listan av antikroppar som hjälper till att skilja dessa tumörenheter. En låg frekvens av Syndecan-1-uttryck (10%) har nyligen också beskrivits för peritoneal mesoteliom . Dessutom var CD138 markant högre i hepatocellulärt karcinom jämfört med kolangiocellulärt karcinom i levern. Men andra antikroppar som till exempel arginas eller BSEP är bättre separatorer av dessa tumörenheter .
det är en begränsning av denna studie att immunhistokemi närmar sig, särskilt vid användning av ljusfältvisualisering, inte är optimala för proteinkvantifiering. Det är viktigt att bristen på immunfärgning inte utesluter ett biologiskt relevant CD138-uttryck i ”negativa” normala eller neoplastiska celler. Varje protokoll definierar en detektionströskel under vilken vävnader anses vara negativa. Ovanför denna detektionsgräns möjliggör färgningsintensiteten en viss kvantifiering av proteiner men detta begränsas av en maximal intensitetsfärgning som inte kan bli märkbart starkare vid ännu högre proteinexpressionsnivåer. Dessutom hade tillfällig stromalfärgning ignorerats i vår studie, även om andra och oss har visat att det finns bevis för en kliniskt relevant roll av CD138-uttryck i tumörassocierad stroma . Stromafärgning är emellertid sällsynt och skulle kräva större provnummer per cancertyp för en meningsfull analys.
Sammanfattningsvis ger denna studie en omfattande översikt över CD138-uttryck i humana tumörer. Det förmånliga uttrycket i skivepitelcancer på olika platser gör dessa cancerformer främsta mål för anti-CD138-behandlingar när dessa kan bli tillgängliga. Rikligt uttryck i många olika normala vävnader kan dock utgöra hinder för att utnyttja CD138 som ett terapeutiskt mål.
datatillgänglighet
immunhistokemidata som används för att stödja resultaten av denna studie ingår i artikeln.
intressekonflikter
författarna förklarar att det inte finns någon intressekonflikt angående publiceringen av detta dokument.
författarnas bidrag
JI, DP, C H-M, GS, RS, CM och C M-K utformade och utformade studien, analyserade data och utarbetade manuskriptet. SW, CF och SK utförde de flesta av de viktigaste immunhistokemiska analyserna. GS, SK och RS var inblandade i den ursprungliga uppfattningen av studien. TC, FB, FJ och C H-M tillhandahöll uppgifterna. WW, VC, AL, AH, DH, GS, SK och KM deltog i vävnadsbehandling, patologisk diagnos och immunhistokemisk analys. DD, AB, CG, AM, GS och RS tillhandahöll material, klinisk uppföljningsdata och teknisk hjälp. Alla författare har läst och godkänt manuskriptet.
