Prognostic models for the evolution of melanocytic naevi

Abstract

Dual-Specificity Phosphatase 3 (DUSP3), also known as Vaccinia H1-related phosphatase, plays a critical role in regulating various cellular functions by dephosphorylating a broad range of substrates. Alterations in DUSP3’s expression and activity are implicated in the development and progression of various cancers, suggesting its potential as a therapeutic target. This work initially delves into DUSP3’s involvement in both benign and malignant melanocytic oncogenesis, emphasising on speculations regarding its regulatory effects on cellular processes such as growth, cell cycle progression, proliferation, survival, apoptosis, genomic stability/repair, adhesion, and migration of neoplastic melanocytes. Moreover, this study not only focuses on elucidating DUSP3’s role in melanocytic oncogenesis but also on investigating its potential as a diagnostic and prognostic biomarker by analyzing its post-translational levels. Therefore, immunohistochemistry was performed in 172 biopsied lesions from 130 individuals. The lesions were classified into four groups: common nevi (CN), dysplastic nevi (DN), and nevus and melanoma components of nevus-associated melanomas (N-NAMs and M-NAMs, respectively). Immunohistochemical staining and subsequent evaluation using the Immunoreactive Score (IRS) revealed a notable decrease in DUSP3’s positivity across M-NAMs compared to the nevus subgroups, with mean numerical IRS scores declining significantly from CN (7.5) to M-NAMs (1.9) (p<0.001). This decline in DUSP3’s expression suggests a potential role in the malignant transformation processes. The absence of strongly positive M-NAMs and the findings that 21.4% of M-NAMs developed from DUSP3-negative preexisting nevi while very few ones from strongly DUSP3-positive preexisting nevi further underscore DUSP3’s potential involvement in melanoma progression. Paired analysis of 84 matched NAM cases confirmed a significant reduction in DUSP3’s positivity in M-NAMs compared to N-NAMs (p<0.001). This reduction indicates that DUSP3 may serve as a marker for the transition from benign to malignant melanocytic lesions.Multivariate analysis revealed no significant differences in DUSP3’s expression among the nevus subgroups; however, a significant association was found when comparing these subgroups with M-NAMs, independent of sex and age. The odds of diagnosing any nevus type versus M-NAM increased significantly with each unit increase in the categorical IRS score (adjusted ORs: CN vs M-NAM: 11.333; DN vs M-NAM: 6.495; N-NAM vs M-NAM: 3.225, p<0.001). Additionally, analysis of CN and DN combined against N-NAMs produced an area under the Receiver Operating Characteristic curve of 0.716 (p<0.001), with an IRS score of 6 identified as the optimal cut-off (sensitivity: 60%, specificity: 80%), indicating DUSP3’s usefulness as a tool for the discrimination of a high-risk subgroup of nevi.Our findings demonstrate that high levels of DUSP3 are typically associated with benign melanocytic nevus tissues, whereas low or absent expression of DUSP3 is more commonly linked to melanocytic malignancy. Retention of DUSP3’s expression is rarely encountered among NAM’s tissues, validated by a significant likelihood for downgrade of the positivity category when comparing the N-NAM and M-NAM of the same tumour. Moreover, very few NAMs develop from a strongly positive preexisting nevus. The results also show that CN and DN share similar DUSP3’s expression profiles with NAM precursor nevi, supporting the view that DN are equally susceptible to malignant transformation also from the standpoint of DUSP3’s expression. Moreover, the heterogeneity of the DN diagnosis is further highlighted by the heterogeneity of DN’s expression of DUSP3. These underscore the need for additional criteria to accurately define the true melanoma precursor. Lastly, we propose the potential use of DUSP3 as an auxiliary biomarker for diagnosing challenging cases and discriminating nevi at a higher risk for malignant transformation, especially among individuals with high counts of nevi. All in all, the key position of DUSP3 within the spectrum of factors involved in melanocytic oncogenesis, as outlined by this study, highlights the necessity for further research towards this direction. This could enhance the precision of diagnosing and classifying benign melanocytic tumours, promote early detection and treatment of malignant ones, and ultimately lead to better patient outcomes.

Η φωσφατάση διπλής ειδικότητας 3 (DUSP3), επίσης γνωστή ως φωσφατάση σχετιζόμενη με την ιό Vaccinia H1, παίζει κρίσιμο ρόλο στη ρύθμιση διαφόρων κυτταρικών λειτουργιών μέσω της αποφωσφορυλίωσης ενός ευρέος φάσματος υποστρωμάτων. Αλλαγές στην έκφραση και τη δραστηριότητά της εμπλέκονται στην ανάπτυξη και την εξέλιξη διαφόρων τύπων καρκίνου, υποδεικνύοντας την προοπτική της ως θεραπευτικό στόχο. Το έργο αυτό εξετάζει αρχικά τον ρόλο της DUSP3 τόσο στην καλοήθη όσο και στην κακοήθη μελανοκυτταρική ογκογένεση, εστιάζοντας σε υποθέσεις σχετικές με τις ρυθμιστικές επιδράσεις της σε κυτταρικές διεργασίες όπως την ανάπτυξη, την εξέλιξη του κυτταρικού κύκλου, τον πολλαπλασιασμό, την επιβίωση, την απόπτωση, τη γενωμική σταθερότητα και επιδιόρθωση, την προσκόλληση και τη μετανάστευση των νεοπλασματικών μελανοκυττάρων. Επιπλέον, η μελέτη αυτή όχι μόνο επιδιώκει να φωτίσει τον ρόλο της DUSP3 στη μελανοκυτταρική ογκογένεση αλλά και να ερευνήσει την δυναμική της ως διαγνωστικό και προγνωστικό βιοδείκτη μέσω της ανάλυσης των μετα-μεταφραστικών επιπέδων της. Ως εκ τούτου, διενεργήθηκε ανοσοϊστοχημεία σε 172 βιοψημένες βλάβες από 130 άτομα. Οι βλάβες αυτές ταξινομήθηκαν σε τέσσερις ομάδες: κοινοί σπίλοι (CN), δυσπλαστικοί σπίλοι (DN), και τα τμήματα του σπίλου και του μελανώματος από μελανώματα σχετιζόμενα με σπίλους (N-NAMs και M-NAMs, αντίστοιχα). Η ανοσοϊστοχημική χρώση και η επακόλουθη αξιολόγηση με τη χρήση του Immunoreactive Score (IRS) αποκάλυψαν σημαντική μείωση της θετικότητας της DUSP3 στα δείγματα των M-NAMs συγκριτικά με τις υποομάδες των σπίλων, με τις μέσες αριθμητικές IRS τιμές να μειώνονται σημαντικά από τους CN (7.5) στα M-NAMs (1.9) (p<0.001). Αυτή η μείωση της έκφρασης της DUSP3 υποδηλώνει έναν πιθανό ρόλο της DUSP3 στη διαδικασία του κακοήθους μετασχηματισμού. Η απουσία ισχυρά θετικών M-NAMs και τα εύρηματα ότι το 21.4% των M-NAMs αναπτύχθηκε σε αρνητικούς προϋπάρχοντες σπίλους, ενώ ελάχιστα εξ αυτών σε ισχυρά θετικούς για DUSP3 προϋπάρχοντες σπίλους υπογραμμίζουν περαιτέρω την πιθανή συμμετοχή της DUSP3 στην εξέλιξη του μελανώματος. Η συζευγμένη (paired) ανάλυση των 84 ζευγών NAM περιστατικών επιβεβαίωσε τη σημαντική μείωση της θετικότητας της DUSP3 στα M-NAMs σε σύγκριση με τα N-NAMs (p<0.001). Αυτή η μείωση υποδεικνύει ότι η DUSP3 μπορεί να χρησιμεύσει ως δείκτης της μετάβασης από καλοήθη σε κακοήθη μελανοκυτταρική νεοπλασία. Η πολυπαραγοντική ανάλυση δεν ανέδειξε σημαντικές διαφορές στην έκφραση της DUSP3 μεταξύ των υποομάδων των σπίλων. Ωστόσο, βρέθηκε σημαντική συσχέτιση όταν συγκρίθηκαν αυτές οι υποομάδες με τα M-NAMs, ανεξάρτητη από φύλο και ηλικία. Οι πιθανότητες διάγνωσης οποιουδήποτε τύπου σπίλου αντί ενός M-NAM αυξήθηκαν σημαντικά με κάθε μονάδα αύξησης της κατηγορικής IRS βαθμολογίας (προσαρμοσμένα ORs: CN vs M-NAM: 11.333; DN vs M-NAM: 6.495; N-NAM vs M-NAM: 3.225, p<0.001). Επιπλέον, η ανάλυση του συνδυασμού CN και DN έναντι των N-NAMs παρήγαγε μια περιοχή κάτω από την Receiver Operating Characteristic καμπύλη της τάξεως του 0.716 (p<0.001), με την IRS βαθμολογία 6 να αναδεικνύεται ως το βέλτιστο όριο (ευαισθησία: 60%, ειδικότητα: 80%) για τη διάκριση σπίλων υψηλού ρίσκου. Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι τα υψηλά επίπεδα της DUSP3 είναι τυπικό εύρημα στους καλοήθεις μελανοκυτταρικούς ιστούς, ενώ η χαμηλή ή απούσα έκφρασή της συνδέεται συχνότερα με κακοήθεις μελανοκυτταρικούς ιστούς. Η διατήρηση της έκφρασης της DUSP3 είναι ένα χαρακτηριστικό που σπάνια απαντάται στα NAMs, κάτι που επιβεβαιώνεται και από την σημαντική πιθανότητα υποβάθμισης της κατηγορίας της θετικότητάς της, κατά τη σύγκριση των N-NAM και M-NAM του ίδιου όγκου. Επιπλέον, ελάχιστα NAMs αναπτύσσονται σε έδαφος προϋπάρχοντος σπίλου ισχυρά θετικού για DUSP3.Τα αποτελέσματα δείχνουν επίσης ότι CN και DN παρουσιάζουν παρόμοια προφίλ έκφρασης της DUSP3 με τους προδρόμους σπίλους των NAM, ενισχύοντας την γνώμη ότι οι DN είναι εξίσου ευάλωτοι σε κακοήθη μετασχηματισμό και από την σκοπιά της DUSP3 έκφρασης. Η ετερογένεια της οντότητας των DN διευρύνεται περαιτέρω από την ετερογένεια της έκφρασης της DUSP3 στους DN, τονίζοντας την ανάγκη για πρόσθετα κριτήρια ακριβούς ορισμού του γνήσιου προάγγελου του μελανώματος. Τελειώνοντας, προτείνουμε τη δυνητική χρήση της DUSP3 ως βοηθητικού βιοδείκτη για τη διάγνωση απαιτητικών περιστατικών και τη διάκριση των σπίλων υψηλού κινδύνου κακοήθους μετασχηματισμού, ειδικά σε υποπληθυσμούς ατόμων με υψηλό αριθμό σπίλων.Εν κατακλείδι, η κομβική θέση που καταλαμβάνει η DUSP3 μέσα στο φάσμα των «παικτών» που εμπλέκονται στην μελανοκυτταρική ογκογένεση, όπως σκιαγραφείται από αυτή τη μελέτη, υπογραμμίζει την αναγκαιότητα για περαιτέρω έρευνα προς την κατεύθυνση αυτή. Αυτό θα μπορούσε να βελτιώσει την ακρίβεια στη διάγνωση και την ταξινόμηση των καλοήθων μελανοκυτταρικών όγκων, να προάγει την έγκαιρη ανίχνευση και αντιμετώπιση των κακοήθων μελανοκυτταρικών όγκων, και τελικά να οδηγήσει σε ευμενέστερες συνέπειες για τους ασθενείς.