Prognostické a prediktivní markery nádorů hlavy a krku

MUDr. Dominik Gurín, Ph.D.

Doctoral thesis

Prognostic and Predictive Markers in Head and Neck Cancer

Abstract:

Dlaždicobuněčný karcinom orofaryngu představuje heterogenní skupinu onemocnění s nápadně vzrůstající incidencí v zemích západního světa, především vlivem vysoce rizikových lidských papilomavirů (high-risk HPV). Navzdory tomu, že HPV-asociované karcinomy orofaryngu mají odlišné biologické chování, lepší prognózu a odpověď na léčbu, narůstá potřeba objevení dalších biomarkerů, které by vedly k lepší stratifikaci pacientů a lépe předvídaly odpověď na léčbu. Exprese CD44 a EGFR na nádorových buňkách byla imunohistochemicky vyšetřena na primárních bioptických tkáňových excizích 77 pacientů s dlaždicobuněčným karcinomem orofaryngu léčených kurativní radioterapií s modulovanou intenzitou, a korelována s klinicko-patologickými parametry, léčebnou odpovědí a přežitím. Exprese PD-L1 na nádorových a imunitních buňkách, a subtypizace tumor-infiltrujících lymfocytů v nádorovém stroma, byla provedena na primárních bioptických tkáňových excizích 65 pacientů s dlaždicobuněčným karcinomem orofaryngu léčených kurativní radioterapií s modulovanou intenzitou, a korelována s klinicko-patologickými parametry, léčebnou odpovědí a přežitím. Imunohistochemická detekce p16 byla využita ke stanovení statusu HPV.Dále byl zhodnocen prognostický dopad 8. vydání UICC/AJCC TNM v porovnání se 7. vydáním. Kombinovaná analýza exprese proteinů poukázala na inverzní vztah mezi expresí proteinu p16 a proteinů CD44 a EGFR. Dlaždicobuněčné karcinomy orofaryngu s pozitivní expresí EGFR a CD44 vykazovaly nejhorší 3leté celkové přežití a lokoregionální kontrolu. Kombinované imunoprofily CD44-pozitivní/p16-negativní, EGFR-pozitivní/p16-negativní a EGFR-pozitivní/CD44-pozitivní korelovaly s nejhorším celkovým přežitím a lokoregionální kontrolou. S ohledem na nádorové imunitní mikroprostředí byla prokázána vyšší hustota CD3+ a CD8+ tumor-infiltrujících lymfocytů v nádorovém stroma a pozitivní exprese PD-L1 na nádorových a imunitních buňkách u p16 pozitivních karcinomů orofaryngu. Signifikantně lepší celkové přežití a přežití bez progrese bylo prokázáno u pacientů s vysokou hustotou CD8+ T-lymfocytů v nádorovém stroma. Exprese PD-L1 na nádorových či imunitních buňkách neměla vliv na přežití. Distribuce subtypů nádorového imunitního mikroprostředí založených na kombinaci exprese PD-L1 na nádorových buňkách a hustotě CD8+ T-lymfocytů je signifikantně odlišná mezi p16 pozitivními a p16 negativními karcinomy orofaryngu. Aplikací 8. vydání AJCC byly prokázány signifikantní korelace mezi celkovým přežitím, přežitím bez progrese, lokoregionální kontrolou a stádiem nemoci. Hodnocení kombinovaných imunoprofilů p16, EGFR, CD44 a nádorového imunitního mikroprostředí může poskytnout cennou prognostickou a prediktivní informaci pro pacienty s dlaždicobuněčným karcinomem orofaryngu, zejména pokud jde o odpověď na léčbu radioterapií s modulovanou intenzitou a predikcí výsledků léčby.

Abstract:

Oropharyngeal squamous cell carcinoma (OPSCC) is a heterogenous disease with rising incidence in the western world attributed especially to high-risk human papillomavirus (HPV). In spite of HPV-related OPSCC having distinct biological behavior, better prognosis and response to treatment, there is an urging need of other biomarkers which could further facilitate prognostic stratification of patients and better predict response to treatment. Immunohistochemical analysis of CD44 and EGFR expression on tumor cells was performed on primary biopsy tumor tissues of 77 patients with OPSCC treated by definitive intensity-modulated radiotherapy with curative intent and correlated with clinicopathological characteristics and treatment outcomes. Immunohistochemical analysis of PD-L1 expression on tumor cells (TCs) and immune cells (ICs), and tumor-infiltrating lymphocytes (TILs) subtyping in tumor stroma was performed on primary biopsy tumor tissues of 65 patients with OPSCC treated by definitive intensity-modulated radiotherapy with curative intent and correlated with clinicopathological characteristics and treatment outcomes. Immunohistochemical detection of p16 was employed to evaluate the HPV status. Prognostic impact of the 8th edition UICC/AJCC TNM staging system in comparison to 7th edition was also analyzed. Combined analysis of protein expressions identified an inverse relationship between p16 expression, and CD44 and EGFR expressions. OPSCC with EGFR and CD44 expression showed the worst 3-year overall survival (OS) and locoregional control (LRC). Combined immunoprofiles CD44-positive/p16-negative, EGFR-positive/p16-negative, and EGFR-positive/CD44-positive were associated with the worst OS and LRC. In terms of tumor immune microenvironment, densities of CD3+ and CD8+ TILs in tumor stroma together with PD-L1 expression on TCs and ICs were significantly higher in p16 positive OPSCC. Patients with high density of stromal CD8+ TILs demonstrated significantly better OS and progression-free survival (PFS). PD-L1 expression neither on TCs nor ICs affected survival outcomes. Distribution of tumor immune microenvironment (TIM) types based on the combination of PD-L1 expression on TCs and density of CD8+ TILs is significantly different in p16 positive OPSCC compared to p16 negative OPSCC. The AJCC 8th edition staging system revealed significant correlations between OS, PFS, LRC and clinical stage. Combined immunoprofiles of p16, EGFR and CD44, as well as evaluation of tumor immune microenvironment might provide valuable prognostic and predictive information for the individual OPSCC patients, especially in terms of response to IMRT and prediction of treatment outcomes.

Keywords

Dlaždicobuněčný karcinom orofaryngu, prognostické faktory, p16, EGFR, CD44, PD-L1, tumor-infiltrující lymfocyty, imunohistochemie, přežití, klinicko-patologické korelace, oropharyngeal squamous cell carcinoma, prognostic factors, tumor-infiltrating lymphocytes, immunohistochemistry, survival, clinical-pathological correlations

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 7. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 26. 8. 2021
• Supervisor: prof. MUDr. Markéta Hermanová, Ph.D.
• Reader: MUDr. Rudolf Nenutil, CSc., doc. MUDr. et MVDr. Jozef Škarda, Ph.D., Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Medicine

Doctoral programme / field:
Medical Microbiology, Immunology and Pathology / Pathology and Forensic Medicine