CELL OF ORIGIN MARKERS IDENTIFY DIFFERENT PROGNOSTIC SUBGROUPS OF LUNG ADENOCARCINOMA PATIENTS

Lung carcinoma is the leading cause of cancer related-death worldwide, but reliable prognostic markers to correctly stratify the prognosis of patients with lung adenocarcinoma are still lacking. Neither morphology nor genetic fingerprints can fully achieve consistent and clinically informative stratifications. We aimed to evaluate a new immunohistochemical panel composed by 6 markers (TTF1, SP-A, Napsin A, MUC5AC, CDX2 and CK5). Using these markers, that are strongly correlated with the two possible putative “cell of origin” of lung adenocarcinoma (TTF1, SP-A and Napsin A indicate an alveolar origin, whereas MUC5AC, CDX2 and CK5 indicate a bronchiolar origin), we aim at identifying different prognostic subgroups among patients with such tumors. As a second aim, we have correlated these markers with common genetic mutations and classical morphology. We collected a large cohort of adenocarcinoma patients and, using formalin-fixed paraffin-embedded tissue, we have studied: i) the morphological appearance (lepidic, acinar, papillary, micropapillary, solid and mucinous) by light microscopy, ii) the presence of “hot spot” mutations of candidate genes (i.e. EGFR, KRAS, PI3K) by Sequenom technology and iii) the 6 immunohistochemical markers panel. Between-group differences were evaluated using the Mann–Whitney U test for continuous variables and the chi-square test or Fisher’s exact test for categorical variables. To detect possible predictors of survival, we used the Cox proportional hazard model to describe proportional hazards with 95% confidence intervals. As major finding, we identified 4 different subgroups based on markers’ expression: “alveolar” type, “bronchiolar” type, “mixed” type and “null” type, that resulted strongly correlated with different clinic-pathological parameters and above all with Overall Survival (OS). Particularly, if the alveolar-type arose more in young and female patients, and harbor typically EGFR mutations, bronchiolar-type tumors were more frequently associated with vascular invasion, a mucinous histology and KRAS mutations; at last, Bronchiolar and Null types were associated with a worse prognosis. In the absence of reliable prognostic markers, our 6 “cell of origin” markers’ classifier appears more predictable than the classical morphologic parameters and the genetic fingerprint, and is an independent predictor of survival in a multivariate analysis.

Pur essendo il carcinoma del polmone la causa principale di morte per cancro a livello mondiale, non ci sono ancora marcatori affidabili in grado di stratificare da un punto di vista prognostico i pazienti affetti da adenocarcinoma del polmone. Né l’aspetto istologico né fingerprint genetici sono in grado di fornire una stratificazione prognostica dei pazienti che sia riproducibile e clinicamente utile. Per questo motivo, abbiamo costruito un pannello ad hoc di 6 marcatori immunoistochimici (TTF1, SP-A, Napsin A, MUC5AC, CDX2 e CK5). Testando questi marcatori, che sono fortemente correlati con le "cellule di origine" putative dell’adenocarcinoma polmonare (TTF1, SP-A e Napsin A indicano un'origine alveolare, mentre MUC5AC, CDX2 e CK5 indicano un'origine bronchiolare), ci proponiamo di identificare diversi sottogruppi prognostici tra i pazienti affetti da adenocarcinoma del polmone. Come secondo obiettivo, abbiamo correlato l’espressione di questi marcatori con le comuni mutazioni genetiche e l’aspetto istologico degli adenocarcinomi polmonari testati. A tal fine, abbiamo raccolto un'ampia coorte di pazienti sottoposti a intervento chirurgico per adenocarcinoma polmonare e, usando i tessuti fissati in formalina e inclusi in paraffina , abbiamo studiato: i) il pattern di crescita istologico (lepidico, acinare, papillare, micropapillare, solido e mucinoso) al microscopio ottico, ii) la presenza di mutazioni "hot spot" di geni candidati (ad esempio EGFR, KRAS, PI3K) tramite tecnologia Sequenom e iii) il pannello di 6 marcatori immunoistochimici. Le differenze tra i gruppi così ottenuti sono state valutate con il test di Mann-Whitney per le variabili continue e il test del chi-quadrato o test esatto di Fisher per le variabili categoriali. Per rilevare possibili fattori predittivi di sopravvivenza, abbiamo usato il modello di rischio proporzionale di Cox per descrivere rischi proporzionali con intervalli di confidenza al 95%. Come importante risultato, abbiamo identificato 4 sottogruppi differenti basati sull’espressione del pannello immunoistochimico: alveolari, bronchiolari, misti e tipo "nullo", che risultano fortemente correlati con diversi parametri clinico-patologici e soprattutto con la sopravvivenza globale. In particolare, se gli adenocarcinomi a fenotipo alveolare sorgono con maggiore frequenza nei pazienti giovani e nel sesso femminile e presentano più frequentemente mutazioni del gene EGFR, le neoplasie a fenotipo bronchiolare sono maggiormente associate alla presenza di invasione vascolare, istologia mucinosa e mutazioni del gene KRAS; infine, i fenotipi bronchiolari e “nulli” sono associati con una prognosi peggiore. In assenza di marcatori prognostici clinici, la stratificazione prognostica basata sulla "cellula di origine" è risultata più predittiva della prognosi dei parametri isto-morfologici e del fingerprint genetico e rappresenta un parametro predittivo indipendente di sopravvivenza nell'analisi multivariata