Differential expression of PD‑L1 and PD‑L2 is associated with the tumor microenvironment of TILs and M2 TAMs and tumor differentiation in non‑small cell lung cancer

authors

Sumitomo et al.

journal

Oncology Reports

year

2022

doi

10.3892/or.2022.8284

category

clinical-oncology

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요약

본 연구는 절제된 non-small cell lung cancer(NSCLC) 환자에서 tumor microenvironment(TME) 구성 요소인 TIL과 M2 TAM의 density가 PD-L1 및 PD-L2 expression에 미치는 영향을 분석하였다. 175명의 수술 후 NSCLC 조직을 대상으로 CD3, CD163, PD-L1(Ventana SP263 assay), PD-L2 IHC를 수행하였으며, TIL과 M2 TAM density 증가가 TCs 및 ICs에서의 PD-L1/PD-L2 expression과 유의미하게 연관됨을 확인하였다. 특히 PD-L1과 PD-L2는 tumor differentiation에서 서로 다른 양상을 보였으며, PD-L1-negative NSCLC 환자에서 PD-L2 evaluation의 임상적 필요성을 제시하였다.

방법

Study design은 단일 기관의 retrospective cohort analysis이며, 2011년 11월부터 2014년 12월까지 수술받은 resected NSCLC 환자 175명을 대상으로 하였다. Tumor microenvironment profiling은 CD3(IHC)로 TIL density를, CD163(IHC)로 M2 TAM density를 측정하였다. PD-L1과 PD-L2 expression은 각각 Ventana SP263 assay와 Ventana BenchMark GX 시스템을 이용해 tumor cells(TCs) 및 tumor-infiltrating immune cells(ICs)의 membrane staining percentage(%)로 정량화하였다. Cut-off는 TIL density 524 cells/mm², M2 TAM density 380 cells/mm²로 설정하였다. Endpoint는 TIL/M2 TAM density와 PD-L1/PD-L2 expression의 correlation 및 병리학적 특징(differentiation, histology, TNM stage)과의 연관성이었으며, statistical analysis는 t-test, ANOVA with Bonferroni/Dunn post hoc test, Pearson's correlation coefficient, χ² test를 사용하였다.

주요 결과

TIL density는 평균 948.1±890.6 cells/mm², M2 TAM density는 평균 382.5±381.9 cells/mm²로 측정되었다. TIL-high(>524) 군은 104명(59.4%), M2 TAM-high(>380) 군은 67명으로 분류되었다. TIL 및 M2 TAM density는 TCs와 ICs에서의 PD-L1 expression과 모두 강하게 연관되었으며(P<0.0001), PD-L2 expression 또한 TCs(TIL: P=0.0494, M2 TAM: P=0.0452)와 ICs(TIL: P=0.0048, M2 TAM: P=0.0125)에서 유의미하게 연관되었다. 그러나 PD-L1-positive TCs percentage와 PD-L2-positive TCs percentage 간에는 correlation이 없었다(r=0.019; P=0.8049). Tumor differentiation에서는 PD-L1 expression이 well-differentiated tumor보다 moderately/poorly differentiated tumor에서 높았으며(P=0.0002, P<0.0001), PD-L2 expression은 역으로 well-differentiated tumor에서 더 높게 나타났다(P=0.0260, P=0.0326). Histology에 따라선 squamous cell carcinoma(Sq)이 adenocarcinoma(Ad)보다 TIL 및 M2 TAM density가 유의하게 높았다(P=0.0206, P=0.0036).

강점

본 연구는 PD-L1과 PD-L2의 expression pattern을 tumor microenvironment의 spatial 구성 요소(TIL, M2 TAM) 및 tumor differentiation와 연계하여 정량적으로 분석했다는 점에서 방법론적 엄밀성을 갖는다. 특히 TIL과 M2 TAM에 대한 명확한 cell density cut-off를 제시함으로써, 향후 multiplex immunohistochemistry 또는 spatial transcriptomics 연구에서의 standardization 기준을 제공할 수 있다. PD-L1과 PD-L2 expression이 서로 독립적으로 조절됨을 입증하여, single biomarker evaluation의 한계를 보완하고 combination therapy strategy 수립에 필요한 기초 근거를 마련하였다.

해석

이 논문은 NSCLC에서 immune checkpoint inhibitor(ICI) response prediction을 위한 biomarker 탐색 문헌들과 직접적으로 연결된다. 기존 PD-L1 single evaluation이 임상적 제한점을 가지는 상황에서, 본 연구는 TME의 immune cell density와 PD-L2 expression이 상호 보완적인 정보를 제공할 수 있음을 보여준다. 이는 LLM Wiki의 oncology 및 AI 문헌에서 강조되는 multi-omics integration 및 spatial profiling의 중요성과 맥을 같이하며, 향후 ICI response prediction model에 PD-L2 및 TME 구성 요소 데이터를 포함시킬 때 고려해야 할 pathologic variable로 작용할 수 있다. 특히 PD-L1-negative 군에서의 PD-L2 evaluation 필요성은 precision medicine 기반 treatment selection algorithm 개발에 직접적인 단서를 제공한다.