Expressionsunterschiede des Immuncheckpoint-Rezeptors CD112R in humanen Karzinomen im Vergleich zu Normalgeweben

Abstract

Die Entdeckung von Immuncheckpoints und die daraus folgende Entwicklung von Immuncheckpoint-Inhibitoren hat eine wahre Erfolgsgeschichte in der Therapie von immer mehr Tumorentitäten gezeigt. Es besteht jedoch nur limitiertes Wissen über die Ursachen der teilweise niedrigen Ansprechraten und Resistenzentwicklungen unter der Behandlung mit Immuncheckpoint-Inhibitoren. Ein vielversprechender Therapieansatz besteht in der Kombination mehreren Immuncheckpoint-Inhibitoren, sodass ein großer Fokus auf der Entdeckung und Charakterisierung weiterer Immuncheckpoints liegt. Diese Arbeit untersucht die Expression des kürzlich entdeckten inhibitorischen Immuncheckpoint CD112R auf Immunzellen im Tumormikromilieu im Vergleich zum Normalgewebe. Unsere Studie umfasste Tumoren von 122 Patienten aus sieben unterschiedlichen Tumorentitäten sowie 17 Proben aus unterschiedlichen Normalgeweben. Es wurden multiplex-fluoreszenz-immunhistochemische Färbungen von 4mm microenviroment-Tissue MicroArrays (ME-TMAs) der Tumorproben sowie Großschnitten der Normalgewebe mit einem automatischen Deep Learning basierten Auswertungs-Algorithmus analysiert. Die Expression von CD112R konnte auf CD8+ zytotoxischen Lymphozyten, CD4+ T-Helferzellen, FOXP3+ regulatorischen T-Zellen und auf CD56+ natürlichen Killerzellen, jedoch nicht auf CD11c+ dendritischen Zellen und CD68+ Makrophagen nachgewiesen werden. Alle analysierten Kompartimente aus Normalgeweben und malignen Tumoren zeigten einen kleinen Anteil von Immunzellen, welche eine besonders hohe CD112R Expression (CD112Rhigh) besaßen. Die größte Fraktion von CD112Rhigh Zellen wurde in der Subgruppe der CD8+ zytotoxischen T-Zellen in der weißen Pulpa der Milz (52%), in den Peyer-Plaques des Ileums (44%), im Ovarialkarzinom (37%) und im Plattenepithelkarzinom der Lunge (29%) gefunden. Der durchschnittliche Anteil an CD112Rhigh exprimierenden zytotoxischen T-Zellen in malignen Tumoren war hoch variabel und reichten von 5% im Blasenkarzinom, über 13% im Pankreaskarzinom bis hin zu 37% im Ovarialkarzinom. Eine hohe Variabilität des CD112Rhigh Anteils zeigte sich zudem zwischen den Patienten derselben Tumorentität. Zusammenfassend zeigt unsere Untersuchung eine Hochregulation der CD112R Expression auf CD8+ und CD4+ T-Zellen sowie CD20+ B-Zellen im Tumormikromilieu im Vergleich zum Normalgewebe. Innerhalb der analysierten Leukozyten wurde ein kleiner Anteil an Zellen identifiziert, der sehr hohe Level an CD112R exprimiert. Das konstante Vorkommen dieser CD112Rhigh+ zytotoxischen T-Zellen in der Tumormikroumgebung, lässt annehmen, dass es sich bei CD112R um eine vielversprechende Zielstruktur für einen kombinierte Antikörperblockade zur Behandlung maligner Tumorerkrankungen handelt.

CD112R is an inhibitory immune checkpoint receptor and a putative target for novel immune therapies, but little is known about its molecular epidemiology in healthy and diseased tissues. To study the prevalence and expression level of CD112R+ immune cells, we analyzed 122 samples of cancerous tissues in comparison with 17 normal tissue samples in a microenvironment tissue microarray format (4mm tissue spot diameter) and large sections. Multiplex fluorescent immunohistochemistry was used to stain various components of the tumor microenvironment and a deep learning based image analysis algorithm was applied for single cell analysis. CD112R expression was detected at variable intensity levels in CD8+ cytotoxic lymphocytes, CD4+ T helper cells, FOXP3+ regulatory T helper cells and in CD56+ natural killer cells, but no expression was seen in CD11c+ dendritic cells and CD68+ macrophages. All analyzed compartments across normal and cancerous tissues showed a small subset of immune cells with high CD112R expression. The highest fraction of cells with high CD112R expression was found in the subset of CD8+ cytotoxic T cells in the white pulp of the spleen (52%), in the Peyer’s patches of ileum (44%), in ovarian cancer (37%) and in lung cancer (SCC) (29%). In cancerous tissues, the fraction of cytotoxic T cells with supramaximal CD112R expression was highly variable and ranged from 5% in bladder cancer to 13% in pancreatic cancer and 37% in ovarian cancer. A high variability in the number of cells with high CD112R expression was also seen between individual patients of the same tumor entity. In summary, our analysis shows that CD112R expression is upregulated on CD8+, CD4+ T cells and CD20+ B cells in the cancer microenvironment compared to normal tissue. Across all analyzed Lymphocyte subsets and natural killer cells, a small fraction of cells with exceedingly high CD112R levels were identified. The widespread occurrence of CD112R+ cytotoxic T cells in the cancer microenvironment may suggest considerable opportunities for checkpoint inhibitors targeting CD112R.