Γονοτυπικά και φαινοτυπικά χαρακτηριστικά επιθηλιακού καρκίνου των ωοθηκών σε πρωτοπαθείς όγκους και σε θέσεις διασποράς τους

Abstract

Epithelial ovarian cancer (OVCA) is associated with genomic alterations in BRCA1/2 and TP53 and with molecular intra-patient heterogeneity (IPH), owing to tumor – host interactions, including host anti-tumor immune response. Morphological features, i.e., tissue phenotypes, are surrogates of the underlying genomic contexture. Genomic IPH, and morphological IPH may affect the efficacy of standard or targeted therapy and the validity of common predictive markers, including pathogenic mutations in BRCA1/2. We examined matched routine paraffin tissue samples (total n: 302) from 72 treatment naïve OVCA patients who were treated with surgery and platinum-based chemotherapy. Up to 8 different tissue samples per patient were obtained from the ovaries (primary site), sites of intraperitoneal spread, and from fallopian tubes. We assessed tumor morphological subtypes as immunoreactive (IR), solid – proliferative (SD), papilloglandular (PG), and mesenchymal transition (MT); subtype load per section and per patient; and, maximal stromal tumor infiltrative lymphocyte (TIL) density values (max-TILs) among all samples per patient, ovaries and implants. NGS was applied at avg mean depth >2000X. Based on tissue mutation patterns, we distinguished tissue genotypes into no mutation (33/297 samples; 11.1%), stable (173; 58.2%) and unstable (91; 30.7%). We profiled genotypes per patient and assessed genomic heterogeneity in 69 patients with multiple informative samples. The most frequent morphological subtype was PG (n=150 samples, 51.0%), followed by MT (71, 24.1%), SD (48, 16.3%) and IR (15, 5.1%), while combinations were observed in 67/294 sections (22.8%) and IPH in 48/70 patients (68.6%). PG prevailed in ovaries (p<0.001), SD and MT in implants (p=0.023 and p<0.001, respectively). sTILs were higher in SD compared to non-SD (p=0.019) and lower in PG, respectively (p<0.001). sTIL density was higher in implants (p<0.001). Among 71 informative patients, 46 (64.8%) had pathogenic BRCA1 mutations and 15 (21.7%) had BRCA1/2 disruption. All 29 patients with tissue genomic heterogeneity (t-HET, 42%) had pathogenic BRCA1. However, t-HET was observed in 64% of patients with such mutations (p<0.001). As opposed to non-t-HET, matched tissues in t-HET shared pathogenic BRCA1 (p<0.001) but not BRCA2 and TP53. Patients with t-HET had worse outcome (log-rank p=0.048 [progression-free]; p=0.037 [overall survival]), including 12/15 patients with disrupted BRCA1/2 and 3 BRCA1 carriers with partial germline loss in tissues. Favorable prognosticators were higher max-TILs per patient (PFS, OS) and higher SD-load (PFS). Morphological and host TILs heterogeneity at different tumor sites are the rule in OVCA, while genomic heterogeneity affects a significant part of OVCA patients. Pathogenic BRCA1 mutations appear necessary but may not be sufficient for OVCA heterogeneity. Genomic heterogeneity may be associated with worse outcome, including patients with disrupted BRCA1/2, which is usually considered as a favorable marker. In BRCA1/2 carriers, the condition of the germline mutation in tissues may be related to genomic and phenotypic heterogeneity and needs to be addressed in NGS reports. A pre-operative biopsy or “one representative sample” examined per current standards does not seem adequate to decipher whether the total tumor will respond to treatment in the context of Precision Oncology.

Τα καρκινώματα των ωοθηκών (ΚτΩ) σχετίζονται με γενωμικές αλλαγές στα γονίδια BRCA1/2 και TP53 και μοριακή ετερογένεια. Η ιστική μορφολογία συμπεριλαμβανομένης της ανοσοαπάντησης που αποτελεί τον φαινότυπο αντανακλά την υποκείμενη γενετική/μοριακή σύνθεση όγκου και ιστού. Η ετερογένεια ενδεχόμενα επηρεάζει την αποτελεσματικότητα της θεραπείας, καθώς και την κλινική αξία μοριακών δεικτών, συμπεριλαμβανομένων των παθογόνων μεταλλάξεων BRCA1/2. Στην παρούσα μελέτη εξετάσαμε 302 δείγματα ιστών παραφίνης από χειρουργικά παρασκευάσματα 72 μη-προθεραπευμένων ασθενών με ΚτΩ (μέχρι 8 δείγματα/ασθενή), οι οποίες είχαν υποβληθεί σε κυτταρομείωση και κλασσική χημειοθεραπεία πλατίνας. Οι ιστοί προέρχονταν από τις ωοθήκες (πρωτοπαθείς όγκοι), από θέσεις ενδοκοιλιακής διασποράς, και από σάλπιγγες. Προσδιορίσαμε τους μορφολογικούς υπότυπους ως ανοσοαντιδραστικό, συμπαγή, αδενοθηλώδη, και μεσεγχυματικό, καθώς και το φορτίο αυτών ανά τομή και ανά ασθενή, την μέγιστη πυκνότητα λεμφοκυττάρων στο στρώμα του όγκου (max-TILs) ανά ασθενή, και χωριστά σε ωοθήκες και θέσεις διασποράς. Εφαρμόσαμε NGS με μέσο όρο για το μέσο βάθος διαβάσματος >2000Χ). Με βάση τα προφίλ των γενωμικών αλλαγών στους ιστούς, ορίσαμε τρεις κατηγορίες γονοτύπων: χωρίς μεταλλάξεις ή φυσιολογικοί (33/297 samples; 11.1%), σταθεροί (173; 58.2%) και ασταθείς (91; 30.7%). Αποτυπώσαμε τα προφίλ ανά ασθενή και αναλύσαμε την γενωμική ετερογένεια των ιστών σε 69 ασθενείς με πολλαπλά αξιολογήσιμα δείγματα. Συχνότερος μορφολογικός υπότυπος ήταν ο αδενοθηλώδης (150 δείγματα, 51.0%) και ακολουθούσαν οι μεσεγχυματικός (71, 24.1%), συμπαγής (48, 16.3%) and ανοσοαντιδραστικός (15, 5.1%). Συνδυασμοί υποτύπων παρατηρήθηκαν σε 67/294 τομές (22.8%) και μορφολογική ετερογένεια σε 48/70 ασθενείς (68.6%). Ο αδενοθηλώδης κυριαρχούσε στις ωοθήκες (p<0.001), ενώ ο συμπαγής και ο μεσεγχυματικός στις θέσεις διασποράς (p=0.023 and p<0.001, αντίστοιχα). Η πυκνότητα sTIL ήταν υψηλότερη σε θέσεις διασποράς (p<0.001). Σε 71 ασθενείς με αξιολογήσιμα δείγματα, 46 (64.8%) είχαν παθογόνες BRCA1 μεταλλάξεις και 15 (21.7%) είχαν λειτουργική απώλεια BRCA1/2 στο πλαίσιο LOH. Διαπιστώσαμε γενωμική ετερογένεια ιστών σε 29 ασθενείς (42%), όλες με παθογόνες μεταλλάξεις BRCA1 στα ιστικά δείγματα. Ωστόσο, μόνο το 64% αυτών είχαν γενωμικά ετερογενή νόσο (p<0.001). Οι ασθενείς με γενωμική ετερογένεια είχαν χειρότερη έκβαση νόσου (log-rank p=0.048 [ελεύθερο διάστημα μέχρι την υποτροπή, PFS]; p=0.037 [συνολική επιβίωση, OS]), συμπεριλαμβανομένων 12/15 ασθενών με λειτουργική απώλεια BRCA1/2 και 3 φορέων BRCA1 με υπολειπόμενο παθογόνο αλλήλιο στους ιστούς. Με καλύτερη έκβαση σχετίζονταν το υψηλότερο φορτίο συμπαγούς υπότυπου (PFS) και οι υψηλότερες τιμές max-TILs (PFS, OS). Η ετερογένεια των μορφολογικών υποτύπων και της ανοσολογικής απάντησης του οργανισμού αποτελούν τον κανόνα στον ΚτΩ, ενώ η γενωμική ετερογένεια επίσης αφορά σημαντικό ποσοστό των ασθενών με τη νόσο. Οι παθογόνες μεταλλάξεις BRCA1 στους ιστούς εμφανίζονται ως αναγκαίες αλλά όχι επαρκείς για την εγκατάσταση της γενωμικής ετερογένειας των ιστών. Η παράμετρος αυτή ίσως σχετίζεται με δυσμενέστερη πρόγνωση, αφορά δε και τις ασθενείς με λειτουργική απώλεια BRCA1/2 που συνήθως θεωρείται ως ευμενής προγνωστικός δείκτης στο κλινικό πλαίσιο που εξετάσθηκε. Σε φορείς BRCA1/2, η κατάσταση της γαμετικής μετάλλαξης στους ιστούς ίσως σχετίζεται με γενωμική και μορφολογική ετερογένεια, κι ίσως είναι χρήσιμο να περιλαμβάνεται στις εκθέσεις αποτελεσμάτων NGS. Ένα μόνο δείγμα προ-εγχειρητικής βιοψίας ή μία «αντιπροσωπευτική τομή», όπως τις εξετάζουμε σήμερα, ενδέχεται να μην επαρκούν για την εκτίμηση της συνολικής κατάστασης του όγκου και της ασθενούς στο πλαίσιο της Ογκολογίας Ακριβείας.