SMARCA4缺失的胸部肉瘤:一种独特的具有未分化的横纹肌样形态学特征的具有侵袭性生物学行为的肿瘤

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  摘要:
  最近学者们定义了一种SMARCA4失活并具有未分化横纹肌样形态学特征的胸部肉瘤,并可能存在潜在的治疗靶点。本研究收集了40例具有横纹肌样形态学特征的未分化的胸部肿瘤,其中18例纵隔肿瘤,14例肺部肿瘤和8例胸膜肿瘤。另将11例胸腺癌病例作为对照组。行BRG1(SMARCA4),BRM(SMARCA2),INI-1(SMARCB1),panCK,desmin,NUT,S-100蛋白,CD34及SOX2免疫组织化学染色。30%(12/40)胸部肿瘤、39%(7/18)纵隔肿瘤、25%(2/8)胸膜肿瘤、21%(3/14)肺部肿瘤中BRG1(SMARCA4)表达缺失。BRG1表达缺失的肿瘤中,8例有BRM表达的共缺失。而所有的胸腺癌病例中未出现BRG1和INI-1的表达缺失。在组织形态学上,BRG1(SMARCA4)缺失肿瘤的瘤细胞呈片状生长,瘤细胞卵圆形,较一致,细胞界限不清、胞浆嗜酸性,核仁突出。所有病例均有多少不等散在分布的具有横纹肌样特征(核偏位、嗜酸性胞浆及瘤细胞具有失粘附性)的瘤细胞。83%(10/12)BRG1(SMARCA4)缺失的胸部肉瘤可局部表达CK。其中1例表达TTF-1。所有的BRG1(SMARCA4)缺失的胸部肉瘤均不表达desmin,NUT,及S-100。60%(3/5)BRG1(SMARCA4)缺失的胸部肉瘤中可以表达CD34。4例BRG1(SMARCA4)缺失的胸部肉瘤均表达SOX2,而在BRG1无缺失的病例中均不表达SOX2。SMARCA4/BRG1缺失胸部肉瘤发生的中位年龄为59岁(44-76岁),男性多见(9:3)。BRG1(SMARCA4)缺失的肉瘤患者较BRG1(SMARCA4)无缺失肿瘤患者具有更差的2年生存率(12.5%vs64.4%,p=0.02)。SMARCA4缺失胸部肉瘤具有特征性的高级别横纹肌样的形态学特点,免疫组化有助于进一步确诊。该类肿瘤具有侵袭性生物学行为,预后差,可能存在潜在的治疗靶点。
  前言
  SMARCA4基因位于19号染色体的短臂,编码BRG1蛋白。BRG1蛋白是SWI/SNF的染色质重塑复合体的催化异二聚体一个亚单位,而另一个催化亚单位是BRM,它由SMARCA2基因编码。SWI/SNF复合体由多个蛋白组成,其中SMARCB1基因编码的INI-1蛋白最具特征性。这个复合体通过调节转录并促进细胞分化来发挥肿瘤抑制作用。SMARCA4缺失表达在多种侵袭性高级别的横纹肌样形态特征的肿瘤中被发现,包括了卵巢高钙血型小细胞癌(SCCOHT)及中枢神经系统的非典型畸胎样/横纹肌样肿瘤。许多其他器官组织来源的癌(包括子宫内膜、胃肠道及肺)同样具有SMARCA4表达缺失。分化型癌(腺癌和鳞状细胞癌)及未分化癌(具有多样的横纹肌样形态学特征)也可出现SMARCA4表达缺失。
  SCCOHT是一种原始的横纹肌样的伴SMARCA4缺失表达的肿瘤,而且组织形态学上与SMARCB1/INI-1缺失表达的肿瘤类似。它们被归入为SMARCB1缺失的肿瘤,这类病变还包括非典型畸胎样横纹肌样瘤,横纹肌样脑膜瘤,肾脏及软组织恶性横纹肌样瘤(MRT),胃肠道横纹肌样癌,胰腺未分化横纹肌样癌及上皮样肉瘤。这些肿瘤具有共同的特征,包括横纹肌样的组织学特征,INI-1失表达,局灶表达CK/EMA、desmin和CEA。因此SWI/SNF复合体成分如SMARCA4和SMARCA2的失表达肿瘤可能与该复合体另一个成分SMARCB1/INI-1缺失肿瘤组织学上具有相似性。
  最近Le Loarer等研究发现一组未分化的SMARCA4缺失表达的胸部恶性肿瘤,该肿瘤发生于年轻患者,具有侵袭性生物学行为,呈压迫性生长并常常累及纵隔,伴或不伴肺的累及。他们发现该肿瘤基因学上具有与SMARCA4缺失表达肺癌不同,与SCCOHT及MRT的类似,该组肿瘤常伴有SMARCA2的缺失,而SMARCA4缺失的肺癌常没有SMARCA2的缺失。鉴于这类肿瘤临床病理及基因学上的差异,Le Loarer等定义这类肿瘤为SMARCA4缺失胸部肉瘤。
  最近,有一个针对SMARC缺失肿瘤患者应用针对组蛋白赖氨酸N甲基转移酶增强子Zeste Homolog2(EZH2)阻滞剂的临床试验,并且另外针对SMARCA4缺失表达肿瘤的靶向治疗的研究也正在进行中。鉴于其潜在治疗靶点,对SMARCA4缺失表达的胸部肉瘤的鉴别诊断显得十分重要。该研究的主要目的是确定SMARCA4缺失表达的具有未分化的横纹肌样形态学特征的胸部肉瘤在西方人群的发病率以及临床病理特征。
  结果
  1、临床病理特征:
  40例具有未分化的横纹肌样形态学特征的原发胸部肿瘤,其中18例为原发于纵隔,14例为原发于肺,另有8例原发于胸膜(表1)。40例标本包括21例标本来自于手术切除及活检标本,另外19例标本来自于核芯针活检及经支气管肺活检。11例手术切除的胸腺癌标本作为对照组也被纳入研究人群。该研究37例男性病例及14例女性病例,中位年龄为56岁(19-84岁)。其中13例有吸烟史,1例无吸烟史,其余病例的吸烟情况不详。
SMARCA4缺失的胸部肉瘤:一种独特的具有未分化的横纹肌样形态学特征的具有侵袭性生物学行为的肿瘤
  2、SWI/SNF蛋白复合体的免疫组织化学检测:
  对于所有病例进行了BRG1(SMARCA4)免疫组织化学检测。40例未分化横纹肌样胸部肿瘤病例中30%(12/40)有BRG1失表达,其中纵隔肿瘤病例中39%(7/18)有BRG1失表达,胸膜肿瘤病例中25%(2/8)有BRG1失表达,肺肿瘤病例中21%(3/14)有BRG1失表达(表1)。所有12例BRG1(SMARCA4)失表达的肿瘤中有8例进行BRM(SMARCA2)检测(表2;图1a和1b),均有BRM(SMARCA2)共缺失。另外在1例有未分化的横纹肌样组织学特征且无BRG1(SMARCA4)及INI-1(SMARCB1)缺失表达的纵隔肿瘤具有BRM(SMARCA2)缺失表达(表2)。40例均行INI-1(SMARCB1)免疫组织化学染色,其中仅有1例为INI-1(SMARCB1)失表达,但该病例无BRG1(SMARCA4)失表达(表2;图1c)。对照组所有胸腺癌均无BRG1(SMARCA4)及INI-1(SMARCA1)失表达。7例(包括3例纵隔肿瘤,2例胸膜肿瘤,1例肺肿瘤及1例胸腺癌)BRG1(SMARCA4)呈异质性表达,这7例被视为BRG1阳性。
SMARCA4缺失的胸部肉瘤:一种独特的具有未分化的横纹肌样形态学特征的具有侵袭性生物学行为的肿瘤
  3、SMARCA4缺失胸部肉瘤的临床病理及免疫组化特征:
  12例SMARCA4/BRG1缺失的胸部肉瘤患者的中位年龄为59岁(44-76岁),且男性为主(男:女=9:3),其中原发于纵隔7例,肺3例,胸膜2例。已知6例病人的吸烟情况,其中5例病人有吸烟史。病人的临床表现包括呼吸困难、胸痛、胸腔积液、返流、疲劳及体重减轻。1例病人由于髂骨的转移出现右下肢远端的疼痛及无力,1例病人由于脑部转移出现痉挛(表2)。6例有无法切除的肿瘤的病人具有详细临床表现信息。其中4例纵隔肿瘤病例的肿瘤的大小可知(9.6-16cm)(表2)。2例的PET数据已知,均为对显像剂具有高亲和力(SUV max 为3.44及12),2例肺肿瘤的大小可知,分别为1.3及1.4cm。6例BRG1缺失肿瘤患者就诊时已出现远处转移,1例在确诊后的1个月出现了侵袭性的远处转移。转移的部位包括了纵隔、腋窝、锁骨上淋巴结,心包、肺、骨及脑。
  所有病例形态学均相似并且均呈相对单一的肿瘤细胞形态,肿瘤细胞排列呈实性片状、岛状或结节状(图1d和1g)。许多病例中的肿瘤细胞呈合胞体样的生长方式,肿瘤细胞间边界模糊。瘤细胞常呈泡状核、中等大小的核仁。肿瘤细胞呈现横纹肌样形态学特征,包括瘤细胞失黏附性,胞浆丰富嗜酸性,核偏位,核旁透明小体(图1e-f),常见核分裂及坏死。12例BRG1缺失病例中有10例CK少量表达(图1h),但均未出现CK弥漫阳性表达。1例TTF-1的低表达及CK阴性。12例BRG1缺失病例中desmin、NUT及S-100均为阴性。5例BRG1缺失病例中3例CD34阳性,而在4例BRG1缺失病例均SOX2弥漫强阳性,而在7例无BRG1缺失病例SOX2均为阴性。
SMARCA4缺失的胸部肉瘤:一种独特的具有未分化的横纹肌样形态学特征的具有侵袭性生物学行为的肿瘤
  图1:SMARCA4缺失的胸部肉瘤中肿瘤细胞BRG1(SMARCA4)缺失表达,而内对照炎症细胞及间质细胞呈阳性表达(a;×200)。肿瘤细胞BRM (SMARCA2)也呈缺失表达,而内对照阳性(b;×200)。肿瘤细胞INI-1(SMARCB1)呈阳性表达(c;×400)。SMARCA4缺失的胸部肉瘤瘤细胞呈实体片状排列(d;×100)。经典的横纹肌样形态学特征,瘤细胞失黏附性,胞浆丰富嗜酸性,核偏位(e;×200and f;×400)。瘤细胞呈卵圆形,胞浆丰富嗜酸性,染色质呈空泡状,核仁突出。(g;×200)。角蛋白CK灶阳(h;×200)。
  4、预后
  37例患者随访,中位生存时间12月(0.5-184月),其中包括8例BRG1缺失,18例无缺失及11例胸腺癌患者(表3)。其中7例BRG1缺失、10例无缺失及6例胸腺癌患者出现了转移(表1和表2)。所有(6例)肿瘤不可切除的的SMARCA4/BRG1缺失肺部肉瘤的病例中,有4例患者仅接受化疗治疗,另2例接受放化疗联合治疗(表1和表2)。所有16例具有不可切除的无BRG1缺失肿瘤及不可切除的胸腺癌患者(6/11)接受多种不同的治疗方案(表1)。随访的8例SMARCA4/BRG1缺失肉瘤患者,中位生存时间为4个月(1-108月),而18例无BRG1缺失患者的只有9例死亡,其中位生存时间为39.9月(0.5-96月),11例对照组胸腺癌患者8例死亡,其中位生存时间为36.3月(2-54月;表1-3)。SMARCA4/BRG1缺失胸部肉瘤病例与后二者相比具有更差的两年生存率(12.5%:64.4%:63.3%;表3)。后两者的总生存率相似,但缺失病例的总生存率更差(图2a)。将缺失病例的总生存率及无缺失病例的总生存率进行两两比较,前者的预后更差(p=0.02),而缺失病例与胸腺癌病例的总生存率比较,差异更为显著。(p=0.06;图2b和2c)。而无缺失病例及胸腺癌病例进行的比较二者差异不显著(p=0.84)。
SMARCA4缺失的胸部肉瘤:一种独特的具有未分化的横纹肌样形态学特征的具有侵袭性生物学行为的肿瘤
  图2:BRG1缺失胸部肉瘤患者的总生存比无BRG1缺失和胸腺癌患者的总生存更差(图2a)。BRG1缺失胸部肉瘤患者的总生存率及无缺失患者的总生存率进行两两比较,前者的预后差(p=0.02),而缺失病例及胸腺癌病例的总生存率比较,差异更为显著。(p=0.06;图2b和2c)
  讨论:
  该研究描述了SMARCA4/BRG1缺失的胸部肿瘤是一种未分化的具有横纹肌样形态学特征的、具有侵袭性生物学行为的肿瘤。胸腔中发生的具有横纹肌样形态学特征的肉瘤SMARCA4常缺失表达,且伴有SMARCA2失表达而无SMARCB1失表达,该类肉瘤常原发于纵隔,也可以发生于肺及胸膜。该研究是对法国、日本的SMARCA4缺失胸部肉瘤的队列研究的进一步扩充。与Yoshia等人的发现相似,该研究中男性患者多,且年龄范围大(日本学者研究:该研究=20-80:40-70)。既往研究显示该肉瘤更易发生在年轻患者(中位年龄分别为39及42岁),而该研究中位年龄为59岁。在三个研究中,肿瘤大部分发生于纵隔并且具有非特异性的免疫表型,即CK局灶阳性。既往两个研究中患者中位生存时间都仅为7个月,而本研究中位生存更差仅有四个月。本研究进一步确证了SMARCA4缺失胸部肉瘤具有侵袭性的生物学行为及极差的预后。SMARCA4缺失胸部肉瘤及SMARCA4缺失肺癌的关系是一个值得进一步研究的问题。Le Loarer等认为在基因上,SMARCA4缺失胸部肉瘤与MRTs及SCCOHTs关系更为接近而与SMARCA4缺失肺癌关系较远。在他们的研究中,SMARCA4缺失胸部肉瘤伴有SMARCA2的共缺失,而SMARCA4缺失肺癌则不伴有SMARCA2的共缺失,在SCCOHT中同样可以发现两者的共缺失。Herpel等人在316例的分化型肺癌中发现10例具有单独的SMARCA4缺失,其中仅在4例(2例鳞状细胞癌及2例腺癌)中具有SMARCA4及SMARCA2的共缺失。此次研究中BRG1缺失胸部肿瘤病例中均发现蛋白水平的SMARCA4及SMARCA2共缺失、未分化的横纹肌样形态学特征及特征性的免疫表型,这些证据均支持将这类肿瘤归入SMARCA4缺失胸部肉瘤而不是SMARCA4缺失肺癌。而SOX2免疫组化可作为区分SMARCA4缺失胸部肉瘤及SMARCA4缺失肺癌的依据。在该研究中针对BRG1缺失及无BRG1缺失胸部肿瘤病例的SOX2免疫组化染色,结果显示在BRG1缺失病例中SOX2均呈弥漫阳性,而无缺失病例中则均为阴性。尽管检测的病例数有限,但我们仍可将SOX2的免疫组化染色作为的鉴别诊断的指标,值得注意的是SOX2并不特异性,它在一些其他癌(包括许多鳞状细胞癌、高级别的神经内分泌癌及一些少见的肺腺癌)中表达。Yoshida等也在12例BRG1缺失肺癌中发现4例有SOX2的表达,但仅有1例的免疫组化呈弥漫阳性。最近的研究显示claudin4的免疫组化染色可能在SWI/SNF复合体缺失的、未分化肿瘤/肉瘤与其他SMARCA4缺失癌的鉴别诊断中发挥作用,而鉴于SMARCA4缺失肺癌的差预后,其的临床价值仍有待商榷,所以直接比较的临床研究至今未进行。然而,越来越多的证据表明SMARCA4及SMARCA2共缺失肿瘤比单一的SMARCA4缺失肿瘤可能对靶向治疗的效果更为理想。
  现在对于SMARCA4缺失胸部肉瘤是否为一个新的肿瘤类型,还是由伴或不伴SMARCA4缺失的肺癌去分化形成,仍然具有争议。目前INI-1/SMARCB 1缺失肿瘤极少被认为恶性转化形成的,而多被认为是一种原发的、混合性的肾外横纹肌样肿瘤的表现。由于一些部位的肿瘤中可发现无SMARC缺失的分化区域与缺失SMARC的去分化区域相邻近的现象。因此,这类肿瘤是癌还是肉瘤仍然存在争议。而且Yoshida等发现SMARCA4缺失胸部肉瘤病例中可以发现一些肺腺癌常见的突变(如KRAS、TP53)及一定数量的吸烟者及肺气肿患者。肿瘤转移分布模式与肺癌也十分相似(常见的如纵隔淋巴结、肾上腺、骨及脑)。有人认为基于SMARCA4缺失胸部肿瘤中常见的局灶性角蛋白表达,此类肿瘤应该归为癌,但是在被视为肉瘤的SMARCA2及SMARCB1缺失肿瘤中也常可发现局灶性的角蛋白表达,因此角蛋白的表达不能区分癌或肉瘤。另外,SMARCA4缺失胸部肿瘤的基因分析显示其与SMARCA4缺失肺癌具有显著差别,并且其多原发于纵隔、在年轻患者中临床表现更明显及其独特的单一的形态学特征均表明此类肿瘤与不同于SMARCA4缺失肺癌。靶向治疗的出现,对于SMARCA4缺失胸部肉瘤的诊断对于临床治疗方案的选择也逐渐变的重要。现在,靶向性的EZH2抑制剂逐渐被发展应用于伴SWI/SNF复合物异常的肿瘤。EZH2是一种组蛋白甲基转移酶,它是与肿瘤转移及细胞增殖相关的转录调节因子——多梳抑制复合体(PRC)的催化亚单位。其机制是SWI/SNF复合体负调节PRC的产生,如果这种调节作用被表达SWI/SNF复合体的基因突变所影响,未被抑制的PRC活性会导致肿瘤的进展和转移。而靶向性的EZH2抑制剂使PRC复合体失活从而抑制细胞无限增殖。
  如今,一些针对伴SMARC缺失的肿瘤(包括SMARCA4缺失呈横纹肌样形态学特征的胸部肉瘤)患者的给予EZH2抑制剂的临床试验已经开展。另外,基于SMARCA4及SMARCA2共缺失的SCCOHT、MRT和肺腺癌病例给予EZH2抑制剂的临床前期试验中会出现死亡患者,SMARCA4和SMARCA2共缺失的肿瘤病例给予EZH2抑制剂可能会产生协同致死性。虽然目前临床试验的数据不可获得,SMARCA2可能不仅在此基因缺失肉瘤与SMARCA4缺失癌的鉴别诊断中发挥作用,还可以作为一种对于治疗有效与否的预后相关生物标记。因为SMARCA4缺失胸部肉瘤常见于晚期不可切除肿瘤,所以大部分样本只能通过非侵入性的小活检被采集,甚至这些获得的少量的样本中甚至缺乏充足的肿瘤细胞去进行更及一步的基因分子检测。鉴于此种情况,BRG1和BRM的免疫组织化学染色可能对于了解这些肿瘤的分子机制及选择接受靶向治疗的合适患者十分重要。
  最后,SMARCA4缺失胸部肉瘤具有病理上独特的形态学特点。在组织学上,它们与INI-1缺失肿瘤相似并且具有高级别的横纹肌样的形态学特征及肿瘤细胞可表达少量的角蛋白。BRG1和/或BRM的免疫组化染色有助于其鉴别诊断,从而对SMARCA4缺失胸部肉瘤的鉴别具有预后及治疗意义,这类肿瘤具有侵袭性的生物学行为且其的预后比其他低分化胸部肿瘤更差,同时由于相关靶向治疗的开展使鉴别此类肿瘤的重要性不言而喻。

  原文来源:Modern Pathology advance online publication,23 June 2017; doi:10.1038/modpathol.2017.61
责任编辑: tanlin