Abstract
Bakgrunn
Platinum (Pt) -baserte kjemoterapi er standard vare for muskel-invasiv blærekreft (MIBC). Imidlertid er motstanden en vesentlig begrensning. Redusert intratumoral medikament akkumulering er en viktig mekanisme for platina motstand. Vår gruppe tidligere viser en signifikant sammenheng mellom vev Pt konsentrasjon og tumor respons på Pt-baserte neoadjuvant kjemoterapi (NAC) i lungekreft. Vi antok at økt Pt konsentrasjon i radikal cystektomi (RC) prøver ville korrelerer med forbedret patologisk respons på Pt-baserte NAC i MIBC.
Metoder
En kohort av 19 klinisk kommentert, arkivert, frisk frossen RC prøver fra pasienter med MIBC behandlet med Pt-baserte NAC ble identifisert [ypT0 (patologisk komplett respons, pCR), N = 4; ≤ypT1N0M0 (patologisk delvis respons, PPR), N = 6; ≥ypT2 (minimal patologisk respons /progresjon), N = 9)]. RC prøver fra 2 pasienter med MIBC som ikke mottok NAC og en behandles med en ikke-inneholdende Pt NAC regime ble anvendt som negative kontroller. Total Pt konsentrasjon i normale grenser uroteliale vev og blære svulster fra RC prøvene ble målt ved flammeløse atomabsorpsjonsspektrofotometri.
Resultater
Total Pt konsentrasjonen i normal urothelium skilte med svulst patologisk respons (
P
= 0,011). Prøver med pCR hadde høyest Pt konsentrasjoner sammenlignet med dem med PPR (
P
= 0,0095) eller ingen respons /progresjon (
P
= 0,020). Det var ingen signifikant forskjell i Pt nivåer i normal urothelium og tumor mellom PPR og ingen respons /progresjon grupper (
P
= 0,37;
P
= 0,25, henholdsvis). Konklusjoner: Vår funn av økt intracellulær Pt i RC eksemplarer med pCR følgende NAC for MIBC forhold til de med restsykdom antyder at forbedret Pt akkumulering kan være en viktig bestemmende faktor for Pt følsomhet. Faktorer som modulerer intracellulær Pt konsentrasjon, for eksempel uttrykk for Pt transportører, garanterer videre undersøkelser som prediktive biomarkører for respons på Pt-baserte NAC i MIBC
Citation. Guancial EA, Kilari D, Xiao GQ, Abu-Farsakh SH, Baran A, Messing EM, et al. (2016) Platinum Konsentrasjon og Pathologic Response to cisplatinbasert Neoadjuvant Kjemoterapi i Muscle blærekreft. PLoS ONE 11 (5): e0155503. doi: 10,1371 /journal.pone.0155503
Redaktør: Mohammad O. Hoque, Johns Hopkins University, USA
mottatt: 27 januar 2016; Godkjent: 30 april 2016; Publisert: May 17, 2016
Copyright: © 2016 Guancial et al. Dette er en åpen tilgang artikkelen distribueres under betingelsene i Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt den opprinnelige forfatteren og kilden krediteres
Data Tilgjengelighet:. All relevant data er innenfor papir
finansiering:. ESK fått institusjonell støtte til dette prosjektet gjennom Wilmot Cancer Institute Investigator Award Program ved University of Rochester Medical Center. (Ingen tilskudd nummer eller URL tilgjengelig.) De organer hadde ingen rolle i studiedesign, datainnsamling og analyse, beslutning om å publisere, eller utarbeidelse av manuskriptet
Konkurrerende interesser:. Forfatterne har erklært noen konkurrerende interesser eksistere.
Innledning
Muskel-invasiv blærekreft (MIBC) er en kjemosensitiv malignitet som svar på cisplatin-basert kjemoterapi er sett i opptil 50-60% av pasienter med avansert sykdom [ ,,,0],1, 2]. Imidlertid er utviklingen av platina (Pt) motstand nesten universell. Den historiske gjennomsnittet overlevelse for avansert sykdom er 14 måneder med cytostatika [3]. Kliniske karakteristika assosiert med dårlig prognose er blitt identifisert i innstillingen av avansert blærekreft [4]. Identifisering av prediktive biomarkører for respons på Pt-basert terapi er fortsatt et aktivt område av etterforskning. De cytotoksiske effektene av Pt midler er antatt å være formidlet av irreversible DNA-skade. Imidlertid ekspresjon av DNA-reparasjons proteiner, slik som eksisjon reparasjon kryss utfyller en (ERCC1) og brystkreft susceptibility gen 1 (BRCA1), er ikke konsekvent blitt assosiert med responsen på Pt-kjemoterapi i MIBC [5-7]. Alternative måter å forutsi følsomhet for Pt-basert terapi som involverer flere genuttrykk profilering med koekspresjon ekstrapolering (Coxen) plattform og paneler av flere immunhistokjemi (IHC) -detected protein biomarkører blir nå studert i MIBC behandlet med Pt-baserte NAC [8 , 9].
Redusert intratumoral medikament akkumulering er en viktig
in vitro
mekanisme av Pt motstand og er vist i cisplatin-resistente blærekreft cellelinjer [10]. Tidligere arbeid av vår gruppe viser en signifikant sammenheng mellom vev Pt konsentrasjon og tumor respons på Pt-baserte NAC i lungekreft [11]. Mens Pt-baserte NAC er forbundet med en forbedring i total overlevelse (OS) for MIBC, denne behandling tilnærming underutnyttet i blærekreft av flere grunner. Prospective identifikasjon av blæren svulster mest sannsynlig svare på Pt-baserte NAC vil endre risikoen for å dra nytte forholdet mellom kjemoterapi og kan ha betydelig innvirkning den kliniske behandlingen av MIBC ved å øke satsene for NAC bruk hos pasienter som mest sannsynlig til nytte. Vi antok at økt Pt konsentrasjon i RC prøvene ville korrelerer med forbedret patologisk respons på Pt-baserte NAC i MIBC. I denne studien ble vev Pt-konsentrasjonen målt ved hjelp av flammeløs atomisk absorpsjonsspektrofotometri (FAAS) i MIBC, så vel som normal urothelial vev fra RC prøvestykker utsatt for Pt-baserte NAC og korrelert med patologisk respons.
Materialer og Metoder
pasienter og prøver vev
En kohort av 19 klinisk kommenterte RC prøver fra pasienter med MIBC behandlet med Pt-baserte NAC ble identifisert ved University of Rochester Medical Center (URMC) under en URMC forsøkspersoner Review Board (RSRB) -godkjent protokollen (UMLT-13102). Den URMC RSRB utstedt en fraskrivelse av samtykke til denne protokollen fordi fagene har tidligere inngått skriftlig samtykke for deres vev som skal banked i URMC Urologiske Tissue Bank (URMC RSRB-godkjent protokoll # 25352) for fremtidige translasjonsforskning forskningsformål; protokollen ble kategorisert som minimal risiko ved RSRB; data ble analysert i en de-identifisert måte; og RSRB følte at unntaket ikke vil påvirke rettigheter og velferd av fag, i samsvar med Helsinkideklarasjonen. Under protokollen UMLT-13102, en ekstra RC prøven fra en pasient med MIBC som fikk en ikke-Pt inneholder NAC diett og 2 RC prøver fra pasienter med MIBC som ikke fikk NAC ble analysert som negative kontroller. Arkivert Dypfryst vev var tilgjengelig for 19 tilfeller. Ikke-tumorbærende tilstøtende blærevevet ( «normal» blære urothelium) og enten karsinom eller dysplasi, i tilfelle av RC prøver som hadde en fullstendig patologisk respons som følge av NAC (PCR; ypT0N0M0), ble identifisert ved en urologisk patolog. Patologisk delvis respons (PPR) indikerte tilstedeværelsen av ikke-muskel invasiv blærekreft (NMIBC; ≤ypT1N0M0) i RC prøver. Tilstedeværelsen av ≥ypT2 blærekreft i RC prøven ble referert til som «minimal respons /progresjon.»
Tissue platina måling
svulstvev, når det er tilgjengelig, og ikke-ondartet urothelial vev tilstøtende til rest blæretumorer, eller hvor tumoren hadde tidligere blitt lokalisert i tilfellet med PCR, ble identifisert i RC prøvene ved en urologisk patolog. Vevet ble veiet og spaltet i benzetonium hydroksyd ved 55 ° C for å homogenisere prøven. Total platina-innholdet i hver prøve ble analysert ved FAAS som tidligere beskrevet [12]. Serielle fortynninger av en sertifisert lager platina-standard (987 ug /ml; Sigma, St. Louis, MO) ble målt ved FAAS til å generere en lineær standardkurve. Platinum konsentrasjon ble rapportert som absorbans enhet per milligram av vev for hver prøve som tidligere beskrevet [11].
Statistisk analyse
Det primære målet med denne studien var å finne ut om det var en sammenheng mellom vev konsentrasjon Pt i MIBC og normal tilstøtende blære urothelium fra RC prøver og patologisk respons etter Pt-baserte NAC i MIBC. Kruskal-Wallis tester ble anvendt for å sammenligne de fordelinger av Pt konsentrasjoner av patologisk reaksjon (PCR, PPR, eller «minimal respons /progresjon») og det antall perioder av NAC. Metriske Wilcoxon rank-sum tester ble brukt for å sammenligne fordelingen av Pt konsentrasjon i benign urothelium etter kjønn og histologi. Hypotese var tosidig og gjennomført på 0,05 nivå av betydning. Spearman korrelasjonskoeffisienter ble brukt for å vurdere sammenhenger i den målte Pt konsentrasjon mellom tilgjengelige matchet normale og vevsprøver. SAS 9.4 (SAS Institute, Inc. Cary, NC) og GraphPad PRISM (versjon 6.05, GraphPad Software, La Jolla, CA) ble brukt for analyser
Resultater
Pasient og tumor egenskaper
Tabell 1 viser egenskapene til 19 evaluerbare pasienter med MIBC som gjennomgikk RC følgende Pt-baserte NAC. Median alder for pasientene var 67 år; 63% var menn og 37% kvinner. Flertallet av pasientene hadde klinisk T2 (CT2) sykdom (85%); en pasient hadde CT4, en pasient hadde røntgen positive lymfeknuter, og en pasient hadde røntgen fjernmetastaser, alt før Pt-basert kjemoterapi. En pasient (5%) fikk karboplatin-baserte NAC; resten (95%) fikk cisplatin-baserte NAC. De fleste pasienter (69%) som ble behandlet med cisplatin mottok kombinasjonen av gemcitabin og cisplatin (GC). Antallet sykluser av NAC før RC varierte fra 2 til 4, med de fleste pasientene (89%) som fikk ≥3 sykluser.
Blant de 19 RC eksemplarer, fire hadde PCR, 6 hadde PPR, og 9 hadde minimal respons /progresjon. Høy grad av papillær urothelial karsinom (UC) var til stede i 48% av transurethral blære tumor (TURBT) prøver og ren UC i 26%. To tilfeller hadde UC med plateepitelkarsinom differensiering (11%), en med micropapillary differensiering (5%), og en med en blandet nestet variant (5%). Den histologi stede i TURBT eksemplarer av de 4 tilfeller med pCR på tidspunktet for RC inkludert 2 tilfeller av høy klasse papillær UC, en ren UC, og en liten celle carcinoma av blæren (tabell 2).
Tissue platina konsentrasjon og tumor respons
absorberingsenheter målt ved FAAS i de 3 negative kontrollprøver ikke er utsatt for en Pt-middel før RC var lik bakgrunnsavlesninger. Tissue Pt konsentrasjon ble målt i 19 godartede uroteliale RC prøvene og 8 sammenkoblede RC vevsprøver behandlet med Pt-baserte NAC. Total Pt konsentrasjonen i normal urothelial vev vesentlig forskjellig fra svulst patologisk respons (
P
= 0,011). Pt-konsentrasjonen i normal urothelial vev fra 4 tilfeller med pCR følgende NAC var signifikant høyere sammenlignet med Pt-konsentrasjonen i normal blærevevet fra tilfeller med PPR (N = 6) (
P
= 0,0095), og tilfeller med minimal respons /progresjon (N = 9) (
P
= 0,020) (fig 1). Det var ingen signifikant forskjell i Pt nivåer i normalt vev mellom PPR og ingen respons /progresjon gruppene (
P
= 0,37). Tilsvarende Pt nivåer i svulstvev fra PPR og ingen respons /progresjon kohorter var ikke statistisk forskjellig (
P
= 0,25) (figur 2). Ingen korrelasjon ble observert mellom den målte Pt konsentrasjonen i tilgjengelige matchet normale og vevsprøver (korrelasjon = -0,17;
P
= 0,67). Verken kjønn, histologi (ren UC versus høy grad papillær UC), og heller ikke antall perioder av NAC (2, 3, eller 4) var assosiert med Pt-konsentrasjonen i benign urothelial vev (
P
= 0,47;
P
= 1,0;
P
= 0,49, henholdsvis)
Barer i plottene viser gjennomsnitt (standardavvik)
Barer i.. tomter viser gjennomsnitt (standardavvik).
Diskusjoner
Dette proof-of-rektor studie viser at Pt konsentrasjon målt ved FAAS i benign tilstøtende urothelial vev korrelerer med MIBC patologisk respons etter behandling med Pt-baserte NAC. Spesielt etter NAC cystektomi prøver med pCR hadde høyere Pt konsentrasjoner i den omkringliggende normale urothelium enn tilfeller med noen grad av rest MIBC eller dysplasi. Viktigere, mens det ikke var noen sammenheng mellom Pt konsentrasjon i tilgjengelige sammenkoblede godartede og ondartede vev, tilfeller med en komplett patologisk respons per definisjon hadde ingen resttumor tilgjengelig for slik testing. Vår hypotese var at økt intratumoral Pt-konsentrasjonen vil resultere i den gunstige patologiske regresjon av disse tumorene. Men et forventet resultat av våre experiemtns er at vi ikke var i stand til å teste denne hypotesen med den tilgjengelige vev fordi ingen svulst forble fra de tilfellene som opplevde den mest dramatiske respons på kjemoterapi.
Resultatene fra studien i MIBC støtte tidligere arbeid utført av vår gruppe i ikke-småcellet lungekreft (NSCLC), der FAAS-målt vev Pt konsentrasjon korrelert med prosent reduksjon i tumorstørrelse basert på pre- og post-NAC computertomografi skanner [11]. Høyere Pt konsentrasjon i NSCLC prøvene var assosiert med forlenget tid til tilbakefall (TTR), progresjonsfri overlevelse (PFS) og total overlevelse (OS) [11]. Variabler som bestemt Pt agent, tumorhistologi, antall sykluser med kjemoterapi, og tiden mellom siste cellegift og kirurgisk fjerning ikke påvirke sammenhengen [11]. På grunn av den begrensede størrelsen på vår nåværende MIBC kohort og ufullstendig klinisk informasjon, inkludert tid fra siste cellegift for å cystektomi og tilbakefall eller overlevelsesdata, var vi ikke i stand til å vurdere forholdet mellom kjemoterapi-relaterte variabler, patologisk respons, og kliniske utfall som TTR , PFS og OS. Imidlertid fravær av tumor i RC eksemplarer sammenlignet med resttumor er en kjent gunstig prognostisk faktor assosiert med redusert risiko for tilbakefall hos pasienter med MIBC [13]. Således er det sannsynlig at pasienter i vår kohort med pCR opplevd forbedret sykdomsspesifikke resultater sammenlignet med de resterende karsinom eller dysplasi [14].
I likhet med MIBC, Pt-dublett kombinasjonskjemoterapi er hoved systemisk behandling for NSCLC. Bruken av Pt-baserte NAC er forbundet med en absolutt forbedring i OS på ca. 5% ved 5 år for begge sykdommene, selv om PCR priser med cisplatin-baserte NAC er lavere i NSCLC sammenlignet med MIBC, 4% sammenlignet med 29-49%, henholdsvis [15-19]. Debatt finnes om optimal bruk av NAC for MIBC, til tross for nivå 1 bevis for forbedret OS fra randomiserte, fase III studier [20]. Blant flere bekymringer er at toksisitet fra Pt-baserte regimer kan sette kurativ-hensikt RC eller føre til økt peri-operative sykelighet, selv om dette ikke har blitt båret ut i randomiserte studier av RC med eller uten NAC [21] [14].
En vesentlig begrensning for anvendelsen av NAC i MIBC og andre Pt-sensitive ondartede sykdommer er mangelen på klinisk nyttige prediktive biomarkører for respons på Pt-kjemoterapi. I motsetning til målrettet terapi hvor virkningsmekanismen kan være avhengig av et mer begrenset sett med molekylforstyrrelser, slik som økt forekomst av HER2 og respons på trastuzumab i bryst og mage kreft, cytotoksiske effekter fra Pt midler er avhengig av en rekke faktorer, inkludert intravenøs levering av midlet til tumoren og den cellulære respons på DNA-skade [22]. DNA-skade reparasjonsrespons innebærer koordinering mellom flere molekylære reaksjonsveier, for eksempel nukleotid-excision reparasjon, mismatch reparasjon og basen excision repair, og det er generelt antatt at defekte reparasjon aktivitet kan være forbundet med forbedrede cytotoksiske effekter fra Pt midler. Imidlertid protein eller mRNA ekspresjon av faktorer som excision reparasjon kryss-komplementering gruppe 1 (ERCC1) er ikke konsekvent blitt vist å korrelere med respons til Pt midler i NSCLC eller BC [23-25]. Dermed blir alternative strategier for å identifisere prediktive biomarkører for Pt agenter.
Potensielle intracellulære mekanismer forbundet med Pt motstand i BC kan grovt kategoriseres som redusert tilstrømning av narkotika, økt utstrømming og forbedret toleranse og /eller reparasjon av Pt-indusert DNA skade [26]. Rollene som Pt transportører, spesielt kobber relatert transporter 1 (CTR1), CTR2, ATP7A og ATP7B, blir i økende grad anerkjent som viktige determinanter for intracellulær Pt konsentrasjon og potensielt sine cytotoksiske effekter. ATP7A og ATP7B er kobber transporter ATPaser innblandet i Pt-utstrømning [27]. En fersk studie viste at tap av heterozygositet på ATP7B locus var forbundet med en økt respons på Pt-basert kjemoterapi hos 17 pasienter med metastatisk f.Kr., noe som tyder på at svekket utstrømming fremmet cytotoksisitet [28]. Landon et al. undersøkt rollen til CTR1 ved formidling av de tidligere viste synergistiske effekter av hypertermi og cisplatin i en BC cellelinje-modell [29], og fant at de mest cisplatin-sensitive BC cellelinjer hadde økt CTR1 ekspresjon. CTR1 villtype BC cellelinjer sammenlignet med CTR1 – /- BC-cellelinjer hadde mer Pt akkumulering. Denne forskjellen ble ytterligere forsterket ved hypertermi der eksponering for varme forfremmet CTR1 multimerization med og påfølgende tilstrømningen av cisplatin.
Forholdet mellom CTR1 uttrykk og vev Pt konsentrasjon har tidligere blitt studert i NSCLC etter vår gruppe [30]. Vi observerte at CTR1 målt ved IHC ble uttrykt forskjellig i 30 NSCLC-tumorer etter Pt-baserte NAC. Både Pt konsentrasjon (
P
= 0,058) og tumorrespons (
P
= 0,016) ble redusert i en undergruppe av pasienter med ikke-målbar tumor CTR1 uttrykk sammenlignet med dem med noen grad av CTR1 uttrykk. Nyere arbeider med vår gruppe i en egen kohort av 47 pasienter med MIBC behandlet med Pt-baserte NAC vist at økt CTR1 uttrykk i både TURBT (
P
= 0,007) og RC (
P
= 0,02) eksemplarer signifikant korrelert med patologiske svar [31]. Ekspresjonen av CTR1 i sammenfallende TURBT og RC prøvestykker var ikke signifikant forskjellig (
P
= 0,55). Pt konsentrasjonen ble ikke målt i denne studien.
Vår studie og konklusjoner ble begrenset av vår antagelse om at Pt konsentrasjonen i normal urothelial vev er et surrogat for Pt konsentrasjon i RC eksemplarer med PCR. Samtidig erkjenner vi at dette kan være feil. Selv om vi ikke observere en sammenheng mellom målte Pt i matchet normale og vevsprøver eller en forskjell i Pt konsentrasjon mellom prøver med delvis respons versus ingen respons /progresjon av sykdom, var dette en veldig liten utvalgsstørrelse som viktigere manglet tilfeller med pCR siden vi ikke har tilgang til serie RC eksemplarer i løpet av NAC. Vi klarte ikke å vurdere virkningen, om noen, av ulike Pt agenter på grunn av begrenset antall eksemplarer som fikk karboplatin eller lang tid fra siste NAC til cystektomi på grunn av begrensede kliniske data for saker som fikk NAC utenfor vår institusjon, men gjennomgikk RC på URMC. I motsetning til NSCLC kohorten tidligere studert ved oss [11], denne populasjonen var ganske homogen med hensyn til histologi (primært urothelial karsinom) og Pt middel (cisplatin) administreres. Det er derfor mindre sannsynlig at variasjon av disse faktorer påvirkes våre resultater.
Som konklusjon, øket Pt-konsentrasjonen ble observert i urothelial vev fra RC eksemplarer med pCR sammenlignet med de resterende sykdom etter Pt-baserte NAC for MIBC . Dette funnet antyder at forbedret Pt akkumulering kan være en viktig bestemmende faktor for Pt følsomhet. Faktorer som modulerer intracellulær Pt konsentrasjon, for eksempel uttrykk for tilstrømningen eller efflux Pt transportører som CTR1, garanterer videre etterforskning som prediktive biomarkører for respons på Pt-baserte NAC i MIBC.
Takk
Vi takknemlig erkjenne Dr. Deepak Sahasrabudhe for å gjennomgå dette manuskriptet. Vi takker også Guangan Han og Zahid Siddik ved MD Anderson Cancer Center, Houston, TX for teknisk ekspertise med Faas eksperimenter.
