PD-L1, Vimentin and Ki-67 as predictive markers in pulmonary carcinomas

Abstract

Introduction: PD-L1 expression is currently approved as a biomarker of response to PD-1/PD-L1 inhibitors, and diverging parameters are emerging amongst PD-L1 scoring in response to immunotherapy agents. The aim of this study was to evaluate the association between PD-L1 expression and the routine panel applied in Pathology practice, in order to determine whether these antibodies might serve as biomarkers to guide patient selection for PD-1/PD-L1 blockade therapy. Methods: A total of 97 lung cancer biopsies randomly selected were analyzed, where PD-L1 expression had been scored through Dako 22C3 pharmDx kit (Dako, Carpinteria, CA). CK7, TTF1, CK5.6, CD56, PAS-D and vimentin expression and ki-67 labeling index (LI) were retrieved from Pathology reports in association with PD-L1 status. Results: PD-L1 positive expression in tumor cells (TCs) was identified in 56 samples and significantly associated with male gender (p=0.028), vimentin expression (p=0.018) and ki-67 LI>30% (p=0.029). A tendency to PD-L1 positivity came up in tumors with predominant lymphocytic stroma (9/10), adenocarcinoma solid subtype (21/23) and CK7-negative squamous cell carcinomas (8/13). In tumors with more than 50% stained PD-L1 TCs, the risk of vimentin expression was 3.85 times higher (OR=3.85; p=0.013) and the risk of ki-67 LI>30% was 9.90 times higher (OR=9.90; p=0.033), compared with PD-L1-negative samples. Conclusion: High proliferation status defined by ki-67 LI>30% and epithelial-mesenchymal transition phenotype determined by vimentin staining analysis seem to be predictive biomarkers for the identification of tumors with higher percentage of PD-L1-positive TCs, more likely to benefit from PD-1/PD-L1 blockade therapy, overcoming the limitations of patient selection based on PD-L1 immunohistochemistry status.

Introdução: A expressão de PD-L1 foi aprovada como um biomarcador preditivo da resposta à terapêutica com inibidores do eixo PD-1/PD-L1, apesar dos parâmetros divergentes que têm vindo a surgir relativamente aos sistemas de quantificação da expressão de PD-L1 em resposta à imunoterapia. O objetivo deste estudo consistiu na avaliação da associação entre a expressão de PD-L1 e o painel de anticorpos de rotina utilizado na prática clínica, de modo a averiguar se estes anticorpos poderão vir a ser utilizados, como biomarcadores, na seleção de pacientes para imunoterapia com fármacos anti-PD-1/PD-L1. Métodos: Foram analisadas 97 amostras aleatoriamente selecionadas, onde a expressão proteica de PD-L1 foi determinada aplicando o kit Dako 22C3 pharmDx (Dako, Carpinteria, CA). A expressão de CK7, TTF1, CK5.6, CD56, PAS-D, vimentina e o valor percentual de ki-67 foram obtidos retrospetivamente de análises prévias, tal como o nível de expressão de PD-L1. Resultados: A expressão de PD-L1 foi identificada nas células tumorais de 56 amostras, estando significativamente relacionada com o género masculino (p=0.028), expressão de vimentina (p=0.018) e com um valor percentual de ki-67>30% (p=0.029). Foi identificada uma tendência para a expressão de PD-L1 nas amostras com um estroma predominantemente linfocítico (9/10), nas amostras de adenocarcinoma com padrão sólido (21/23) e nas amostras de carcinoma espinocelular negativas para a expressão de CK7 (8/13). Efetuando uma análise de risco, verificou-se que nas amostras com mais de 50% de expressão de PD-L1 nas células tumorais, o risco de expressão vimentina era 3.85 vezes superior (OR=3.85; p=0.013) e que o risco de apresentarem uma percentagem de ki-67>30% era 9.90 vezes superior (OR=9.90; p=0.033), comparativamente às amostras negativas para a expressão de PD-L1. Conclusão: Uma alta taxa proliferativa, definida por um valor percentual de ki-67>30%, e um fenótipo de transição epitélio-mesênquima, definido pela expressão de vimentina, poderão ser biomarcadores preditivos relevantes na identificação de tumores com uma maior percentagem de células tumorais com expressão de PD-L1 e, consequentemente, mais propícios a desenvolverem uma resposta favorável aos fármacos inibidores do eixo PD-1/PD-L1, ultrapassando assim as limitações da seleção de doentes baseada apenas na determinação imuno-histoquímica da expressão tumoral de PD-L1.