Untersuchung der S100A8/S100A9-CD147 Achse in Peniskarzinomen und beteiligten infiltrierenden Immunzellen

Abstract

Übersicht: Das penile Plattenepithelkarzinom (PeCa) ist eine seltene Tumorentität in den Industriestaaten Europas und Nordamerikas, macht aber bis zu 10% der Malignome bei Männern in Entwicklungsländern wie Uganda aus. Neben der aktuellen WHO-Klassifikation, die zwischen HPV-positiven und -negativen Tumoren unterscheidet, etabliert sich immer mehr das Konzept die Subtypen stärker in Diagnostik, Therapie und Prognose einzubeziehen. Das Plattenepithelkarzinom macht 95% aller penilen Malignome aus, seltener sind andere Tumorentitäten wie Adenokarzinome, Melanome oder Sarkome. Als „orphan disease“ besteht ein Defizit bezüglich groß angelegter Studien zu potenziellen diagnostischen und möglicherweise therapeutisch verwendbaren Biomarkern zur Therapieplanung, Prognosekalkulation und Verlaufskontrolle. Bisher hat sich neben p16, als Surrogatmarker für eine HPV-getriebene Karzinogenese, in den Leitlinien und außerhalb von Studien kein histopathologischer Biomarker etabliert. Aufgrund von Vorarbeiten in der Arbeitsgruppe untersucht diese Arbeit mittels IHC-Färbung die S100A8/A9-, CD15- und CD147-Expression in PeCa-Proben aus Invasionsfront, Tumorzentrum und Lymphknotenmetastasen im Zusammenhang zu den klinischen Patientendaten sowie dem Vorhandensein von Immunzellinfiltraten in den untersuchten Proben. Material und Methodik: Insgesamt wurden TMA-Proben von 92 Patienten aus Deutschland und Russland zwischen 1992 und 2015, jeweils für Invasionsfront (IF), Tumorzentrum (TZ) und Lymphknotenmetastasen (LKM) untersucht. Zusätzlich wurden auch Normalgewebe (NO) und reguläre Tumorschnitte verwendet. Nach dem Ausschluss nicht auswertbarer Proben und solchen mit fehlenden Daten, verblieben 74 Patienten in der untersuchten Kohorte. Die TMAs wurden von 2 erfahrenen Uropathologen histopathologisch nach der WHO-Klassifikation von 2016 und der 8. Edition der TNM-Klassifikation maligner Tumore eingeteilt. Der HPV-Status wurde durch PCR DNA-Nachweis und die immunhistochemische p16-Expression definiert. Die S100A8-, S100A9-, CD15 und CD147-Expression wurden mittels IHC nachgewiesen. Ergänzend erfolgten auch Versuche an einem in vitro PeCa-Zelllinienmodell zur S100A8/A9-Färbung der 3D-organotypischen Kulturen. Ergebnisse: Das mittlere Alter der Patienten betrug 61 Jahre, die meisten zeigen ein Grading von 2 (55,4%), 46 (62,2%) wiesen invasives und 22 (29,8%) metastasierendes Tumorwachstum auf. 29 Patienten (39,2%) sind HPV+, 45 (60,8%) sind HPV-. Im untersuchten Kollektiv sind neun verschiedene histologische Subtypen identifiziert worden. Alle LKM zeigten sich S100A8+/A9+ und CD147+, das TZ war signifikant stärker positiv als die IF. HPV+-Proben mit positiver S100A8/A9- und CD147-Färbung waren häufiger mit Metastasen assoziiert. Die CD147-Färbung war im Tumorgewebe signifikant stärker als im Normalgewebe. Neutrophile Immunzellinfiltrate fanden sich als S100A8+/A9+/CD15+-Zellen in vielen Tumorproben, dort assoziiert mit einer schlechteren Differenzierung und Auftreten von LKM. In vitro Färbungen für S100A8/A9 zeigten eine positive Färbung, jedoch insbesondere hinsichtlich der LKM weniger ausgeprägt als in der TMA-Färbung. Schlussfolgerung: Es sind weitere Analysen größerer retrospektiver Auswertungen oder zukünftige prospektive Studien nötig, um diese Daten zu verifizieren, insbesondere im Hinblick auf die Korrelationen zum HPV-Status und den dazu assoziierten Subtypen. So könnten unter anderem weitere Hinweise für ein erhöhtes oder frühes Metastasierungspotential in die inguinalen Lymphknoten durch S100A8/A9+CD15 positive Infiltrate und eine entsprechende Tumorfärbung gefunden werden. Weiter könnte S100 und CD147 so als möglicher Marker im Tumormikromilieu dazu dienen Neutrophile zu erkennen, die eine prämetastatische Loge in Lymphknoten und Organen für eine Metastasierung schaffen und so zur Risikokalkulation und Therapieplanung dienen. Auf Grund der hier gezeigten Subgruppen-Analyse mit verstärktem Auftreten von Lymphknotenmetastasen in HPV+-S100A8+/A9+-CD147+-Proben kann pauschal keine bessere Prognose bei HPV-positivem Status analog anderer Tumorentitäten quittiert werden. Es ist wichtig einheitliche diagnostische Methodiken und Definitionen zum HPV-Status zu etablieren, um Studien besser vergleichbar zu machen.

Investigation of the S100A8/S100A9-CD147 axis in penile carcinomas and involved infiltrating immune cells Purpose: Penile squamous cell carcinoma (PeCa) is a rare tumor entity in the industrialized countries of Europe and North America, but accounts for up to 10% of malignancies in men in developing countries such as Uganda. In addition to the current WHO classification, which distinguishes between HPV-positive and negative tumors, the concept of including subtypes more strongly in diagnostics, therapy and prognosis is becoming increasingly established. Squamous cell carcinoma accounts for 95% of all penile malignancies; other tumor entities such as adenocarcinomas, melanomas or sarcomas are less common. As an "orphan disease", there is a lack of large-scale studies on potential diagnostic and possibly therapeutically applicable biomarkers for therapy planning, prognosis calculation and follow-up. To date, apart from p16, as an HPV surrogate marker, no histopathological biomarker has been established in the guidelines or outside of studies. Therefore, this study uses IHC staining to investigate S100A8/A9, CD15 and CD147 expression in PeCa samples from the invasion front, tumor center and lymph node metastases in relation to clinical patient data and the presence of immune infiltrates in the samples examined. Materials and Methods: In total, TMA samples from 92 patients from Germany and Russia between 1992 and 2015 were analyzed for invasion front (IF), tumor center (TZ) and lymph node metastases. Normal tissue (NO) and regular tumor sections were also used. After excluding non-evaluable samples and those with missing data, 74 patients remained in the cohort under investigation. The TMAs were histopathologically classified by 2 experienced uropathologists according to the WHO classification of 2016 and the 8th edition of the TNM classification of malignant tumors. HPV status was defined by PCR DNA detection and immunohistochemical p16 expression. S100A8, S100A9, CD15 and CD147 expression was detected by IHC. In addition, experiments were also performed on an in vitro PeCa cell line model for S100A8/A9 staining of the 3D organotypic cultures. Results: The median age of patients was 61 years, most showed a grading of 2 (55.4%), 46 (62.2%) showed invasive and 22 (29.8%) metastatic tumor growth. 29 patients (39.2%) were HPV+, 45 (60.8%) were HPV-. Nine different histologic subtypes were identified in the investigated collective. All LKM were S100A8+/A9+ and CD147+, the TZ was significantly more positive than the IF. HPV+ samples with positive S100A8/A9 and CD147 staining were more frequently associated with metastases. CD147 staining was significantly stronger in tumor 15 tissue than in normal tissue. Neutrophil immune infiltrates were present as S100A8+/A9+/CD15+ cells in many tumor samples, where they are associated with poor differentiation and occurrence of LKM. In vitro staining for S100A8/A9 showed positive staining, but less pronounced than in TMA staining, particularly regarding LKM. Conclusion: Further analyses of larger retrospective evaluations and future prospective studies are required to verify these data, particularly with regard to the correlations with HPV status and the associated subtypes. For example, further evidence for an increased or early metastatic potential to the inguinal lymph nodes could be found through S100A8/A9+CD15 positive infiltrates and tumor staining. Furthermore, S100 and CD147 as a possible marker in the tumor microenvironment could be used to detect neutrophils that create a pre-metastatic niche in lymph nodes and organs for metastasis and thus serve for risk calculation and therapy planning. Due to the subgroup analysis shown here with an increased occurrence of lymph node metastases in HPV+-S100A8+/A9+-CD147+ samples, a better prognosis cannot be generally confirmed for HPV-positive status analogous to other tumor entities. It is important to establish uniform diagnostic methods and definitions of HPV status to make studies more comparable.