Η χρήση της ψηφιακής χωροταξικής απεικόνισης στην ανακάλυψη προγνωστικών δεικτών στον καρκίνο

Abstract

Protein expression in formalin-fixed, paraffin embedded tissue is routinely measured by IHC or quantitative fluorescence (QIF) on a handful of markers on a single section. Digital spatial profiling (DSP) allows spatially informed simultaneous assessment of multiple biomarkers. Here we demonstrate the DSP technology using a 44-plex antibody cocktail to find protein expression that could potentially be used to predict response to immune therapy in melanoma. The NanoString DSP technology is compared with automated QIF (AQUA) for immune marker compartment-specific measurement and prognostic value in non–small cell lung cancer (NSCLC). Then we use this tool to search for novel predictive markers in a cohort of 60 patients with immunotherapy-treated melanoma on a tissue microarray using a 44-plex immune marker panel measured in three compartments (macrophage, leukocyte, and melanocyte) generating 132 quantitative variables. We found that the spatially informed variable assessment by DSP validates by both regression and variable prognostication compared with QIF for stromal CD3, CD4, CD8, CD20, and PD-L1 in NSCLC. From the 132 variables, 11 and 15 immune markers were associated with prolonged progression- free survival (PFS) and overall survival (OS). Notably, we find PD-L1 expression in CD68-positive cells (macrophages) and not in tumor cells was a predictive marker for PFS, OS, and response. In conclusion, DSP technology shows high concordance with QIF and validates based on both regression and outcome assessment. Using the high-plex capacity, we found a series of expression patterns associated with outcome, including that the expression of PD-L1 in macrophages is associated with response.

H μέτρηση της έκφρασης πρωτεϊνών σε ιστό σε παραφίνη συνήθως γίνεται με τη μέθοδο της ανοσοϊστοχημείας ή του ποσοτικού ανοσοφθορισμού, που επιτρέπει την ταυτόχρονη μέτρηση ενός μεγάλου αριθμού πρωτεϊνικών στόχων σε μία μόνο ιστική τομή. Η τεχνική Nanostring Digital Spatial Profiling (DSP) επιτρέπει την ταυτόχρονη μέτρηση πολλαπλών ανοσολογικών δεικτών με χωροταξικό προσδιορισμό. Σε αυτή τη μελέτη, χρησιμοποιήθηκε η τεχνική Nanostring DSP με ένα πάνελ 44 αντισωμάτων που στοχεύουν ανοσολογικούς δείκτες, για την ανακάλυψη προβλεπτικών δεικτών ανταπόκρισης στην ανοσοθεραπεία. Η τεχνική NanoString DSP συγκρίθηκε με την τεχνική ποσοτικού ανοσοφθορισμού AQUA (Automated Quantitative Immunofluorescence) ως προς την συμφωνία τους στην ποσοτική μέτρηση διαφόρων ανοσολογικών δεικτών σε διαφορετικά χωροταξικά διαμερίσματα του ιστού καθώς και ως προς την αναπαραγωγή του προγνωστικού ρόλου του CD3 σε ασθενείς με ΜΜΚΠ. Στη συνέχεια, η τεχνολογία NanoString DSP χρησιμοποιήθηκε σε ιστό από κύβο παραφίνης τύπου ΤΜΑ που περιλάμβανε 58 ασθενείς με μελάνωμα για την ανακάλυψη προβλεπτικών δεικτών ανταπόκρισης στην ανοσοθεραπεία. Ένα πάνελ 44 δεικτών μετρήθηκαν ποσοτικά σε 3 χωροταξικά διαμερίσματα (μακροφάγα, λεμφοκύτταρα και καρκινικά κύτταρα), δημιουργώντας συνολικά 132 μεταβλητές. Η συμφωνία των ποσοτικών μετρήσεων των CD3, CD4, CD8, CD20 και PD-L1 και ο προβλεπτικός ρόλος του CD3 που επιβεβαιώθηκε και από τις δύο τεχνικές οδηγεί στο συμπέρασμα ότι οι δύο τεχνολογίες (NanoString DSP και AQUA) είναι συγκρίσιμες. Από τις 132 μεταβλητές, 11 και 15 ανοσολογικοί δείκτες συσχετίζονται με μακρύτερο διάστημα χωρίς υποτροπή και μακρύτερη ολκή επιβίωση αντίστοιχα. Επιπρόσθετα, σε αυτή τη μελέτη παρουσιάζουμε ότι η έκφραση του PD-L1 στα μακροφάγα και όχι στα καρκινικά κύτταρα είναι προβλεπτικός δείκτης ανταπόκρισης στην ανοσοθεραπεία.