Clinicopathological significance of triple-negative breast cancer subtypes based on immunohistochemical surrogate markers

Abstract

Triple-negative breast cancers (TNBCs) are clinically challenging due to the disease heterogeneity of these lesions and there are no established therapeutic molecular targets. A number of studies have tried to classify heterogeneous TNBC into clinically meaningful subtypes to find type-specific molecular-targeted therapies. The purpose of this study was to classify the different TNBC molecular subtypes using immunohistochemistry (IHC) surrogate panels and to assess the clinicopathological implications. IHC was performed to measure AR, GCDFP-15, claudin-3, E-cadherin, CK5/6, EGFR, IDO1, and FOXC1 levels using tissue microarrays constructed from 200 TNBC samples. The mRNA levels of AR, CDH1, KRT5, IDO1, and FOXC1 were analyzed in 16 fresh-frozen TNBC tissues using real-time polymerase chain reaction. The 200 TNBC samples were classified as luminal androgen receptor (LAR) type (AR+ and/or GCDFP-15+, n = 22, 11.0%), mesenchymal (MES) type (claudin 3– and/or E-cadherin–, n = 23, 11.5%), basal-like type (CK5/6+ and/or EGFR+, n = 85, 42.5%), mixed type (tumors with features of two or three types, n = 60, 30%), and null type (tumors with none of the above features, n = 10, 5%). LAR type was significantly associated with a younger patient age, apocrine histological features, the lowest density of stromal tumor infiltrating lymphocytes, and the lowest Ki-67 labeling index. MES type was significantly associated with tumor cell discohesiveness and metaplastic features. Basal-like type was significantly associated with a younger patient age, high histologic grade, high stromal TIL density, high Ki-67 labeling index, and a p53 mutation staining pattern. Basal-like type TNBCs were further categorized as basal-like immune-activated type (IDO1+ and FOXC1-, n = 27) or basal-like immune-suppressed (BLIS) type (IDO1- and FOXC1+, n = 11). The mRNA levels of AR, KRT5, and IDO1 correlated well with the protein levels however, CDH1 and FOXC1 expression did not. A larger tumor size, nodal metastasis, lower stromal TIL density, and FOXC1 positivity were independent predictors of worse clinical outcome according to both univariate and multivariate analyses. Survival analysis between Burstein’s four subtypes (LAR, MES, BLIA and BLIA) revealed that BLIA-type had the best and BLIS-type had the worst outcome. In conclusion, this study analyzed the large cohort of TNBC retrieved from a single institution. The results suggest that the surrogate IHC panel may define TNBC subtypes with distinct clinicopathological characteristics and prognostic significance.;삼중음성 유방암 (triple negative breast cancer) 은 임상 병리학적으로 매우 복잡하고 다양한 질병을 포함하는 매우 이질적인 종양의 집합이며, 효과적인 분자 표적 치료제가 존재하지 않아 임상적으로 치료가 매우 어렵다. 삼중음성 유방암을 몇 가지 아형으로 분류하고, 각 아형에 특이적인 분자 표적 치료제를 발굴하기 위해 지금까지 많은 연구들이 진행되어 왔다. 본 연구의 목적은 가장 최근에 Burstein 등에 의해 제안된 삼중음성 유방암의 4가지 분류 방법을 중심으로, 각 아형 별 대리 표지자의 발현을 면역조직화학염색 방법으로 탐색하고, 이를 통해 분류된 삼중 음성 유방암의 임상병리학적 특성을 알아보는데 있다. 200명의 삼중음성 유방암 환자로부터 얻은 종양 조직을 이용하여 조직 미세 배열(tissue microarray)을 구축 한 후, AR, GCDFP-15, claudin-3, E-cadherin, CK5/6, EGFR, IDO1 및 FOXC1 항체를 이용하여 면역조직화학염색을 시행하였다. 또한 16명 환자의 동결 종양 조직을 이용하여 AR, CDH1, KRT5, IDO1 및 FOXC1 유전자의 전사 정도를 실시간 중합효소연쇄반응을 통해 분석하였다. 200례의 삼중음성 유방암 조직은 luminal androgen receptor (LAR) 타입 (AR+ and/or GCDFP-15+, n = 22, 11.0%), mesenchymal (MES) 타입 (claudin 3– and/or E-cadherin–, n = 23, 11.5%), basal-like 타입 (CK5/6+ and/or EGFR+, n = 85, 42.5%), mixed 타입 (tumors with features of two or three types, n = 60, 30%) 및 null 타입 (tumors with none of the above features, n = 10, 5%)으로 분류되었다. LAR 타입은 높은 환자 연령, 아포크린 조직형 (apocrine histologic feature), 종양 간질 내부의 낮은 림프구 침윤 밀도, 낮은 Ki-67 증식 지수와 의미 있는 관련성을 보였다. MES 타입은 종양세포의 낮은 응집력 (tumor cell discohesiveness) 및 화생성 조직형 (metaplastic histologic feature)과 의미 있는 관련성을 보였다. Basal-like 타입은 젊은 환자 연령, 조직학적 고등급, 종양 간질 내부의 높은 림프구 밀도, 높은 Ki-67 증식 지수 및 돌연변이 형 p53 염색 패턴과 의미 있는 관련성을 보였다. IDO1과 FOXC1 단백의 발현 상태에 따라 basal-like 타입은 basal-like immune-activated type (IDO1+ and FOXC1-, n = 27) 또는 basal-like immune-suppressed (BLIS) type (IDO1- and FOXC1+, n = 11)으로 세분화 되었다. AR, KRT5 및 IDO1 유전자의 전사 정도는 단백질 레벨과 의미 있는 상관관계를 보였으나, CDH1 and FOXC1 유전자는 의미 있는 상관관계를 보이지 않았다. 단변량 분석 및 다변량 분석 결과, 큰 종양 사이즈, 림프절 전이, 종양 간질 내부의 낮은 림프구 침윤 밀도는 짧은 무병생존 기간 및 전체 생존 기간과 관련되어 있었다. Burstein 등이 제안한 4가지 아형 (LAR, MES, BLIA, BLIS) 으로 분류 가능했던 83명의 환자를 대상으로 생존분석을 시행한 결과, BLIS 타입은 짧은 무병 생존 기간 및 짧은 전체 생존 기간과 관련되어 있었다. 본 연구는 단일 기관에서 장기간 축적된 대규모의 삼중음성 유방암 코호트를 분석하였다. 본 연구 결과를 통하여 면역조직화학염색 대리표지자 방법이 삼중음성 유방암을, 비교적 뚜렷한 임상병리학적 특징을 가지는 아형으로 분류하는데 있어 유용한 방법임을 확인하였으며, 공격적인 예후를 가지는 삼중 음성 유방암 내에서도 BLIS 타입은 더욱 치명적인 아형으로 확인되었다.