Multiplexed Immunofluorescence Imaging Reveals an Immune-Rich Tumor Microenvironment in Mucinous Rectal Cancer Characterized by Increased Lymphocyte Infiltration and Enhanced Programmed Cell Death Protein 1 Expression
Authors: Duggan William P. , Kisakol Batuhan , O’Connell Emer , Matveeva Anna , O’Grady Tony , McDonough Elizabeth , Lindner Andreas U. , McNamara Deborah , Longley Daniel , Ginty Fiona , Burke John P. , Prehn Jochen H.M. 
Published: December 2022

BACKGROUND:

Mucinous rectal cancer is associated with a higher incidence of microsatellite instability and a poorer response to neoadjuvant chemoradiotherapy compared to other subtypes of rectal adenocarcinoma. Immune checkpoint inhibitors are an emerging family of anticancer therapeutics associated with highly variable outcomes in colorectal cancer. Although the immune landscape of mucinous rectal cancer has not been fully explored, the presence of mucin is thought to act as a barrier preventing immune-cell infiltration.

OBJECTIVE:

The aim of this study was to determine the immune properties of mucinous rectal cancer and investigate the degree of lymphocyte infiltration in this cohort.

DESIGN:

This is a retrospective cohort study that involved multiplexed immunofluorescence staining of tumor microarrays.

SETTINGS:

Samples originated from a single university teaching hospital.

PATIENTS:

Our cohort included 15 cases of mucinous and 43 cases of nonmucinous rectal cancer.

MAIN OUTCOME MEASURES:

Immune cells were classified and quantified. Immune-cell counts were compared between mucinous and nonmucinous cohorts. Immune marker expression within tumor epithelial tissue was evaluated to determine the degree of lymphocyte infiltration.

RESULTS:

Cytotoxic (p = 0.022) and regulatory T cells (p = 0.010) were found to be overrepresented in the mucinous cohort compared to the nonmucinous group. Programmed cell death protein 1 expression was also found to be significantly greater in the mucinous group (p = 0.001). CD3 (p = 0.001) and CD8 (p = 0.054) expressions within the tumor epithelium were also higher in the mucinous group, suggesting adequate immune infiltration despite the presence of mucin. In our analysis, microsatellite instability status was not a predictor of immune marker expression.

LIMITATIONS:

The relatively small size of the cohort.

CONCLUSIONS:

Mucinous rectal cancer is associated with an immune-rich tumor microenvironment, which was not associated with microsatellite instability status. See Video Abstract at http://links.lww.com/DCR/C65.

IMÁGENES DE INMUNOFLUORESCENCIA MULTIPLEXADAS REVELAN UN MICROAMBIENTE TUMORAL RICO EN INMUNIDAD EN EL CÁNCER RECTAL MUCINOSO CARACTERIZADO POR UNA MAYOR INFILTRACIÓN DE LINFOCITOS Y UNA EXPRESIÓN MEJORADA DE PD-1

ANTECEDENTES:

El cáncer rectal mucinoso se asocia con una mayor incidencia de inestabilidad de microsatélites y una peor respuesta a la quimiorradioterapia neoadyuvante en comparación con otros subtipos de adenocarcinoma rectal. Los inhibidores de puntos de control inmunitarios son una familia emergente de tratamientos contra el cáncer asociados con resultados muy variables en el cáncer colorrectal. Aunque el panorama inmunitario del cáncer rectal mucinoso no se ha explorado completamente, se cree que la presencia de mucina actúa como una barrera que previene la infiltración de células inmunitarias.

OBJETIVO:

El objetivo de este estudio fue determinar las propiedades inmunes del cáncer de recto mucinoso e investigar el grado de infiltración de linfocitos en esta cohorte.

DISEÑO:

Este es un estudio de cohorte retrospectivo que involucró la tinción de inmunofluorescencia multiplexada de micromatrices tumorales.

AJUSTES:

Las muestras se originaron en un solo hospital docente universitario.

PACIENTES:

Nuestra cohorte incluyó 15 casos de cáncer de recto mucinoso y 43 casos de cáncer de recto no mucinoso

PRINCIPALES MEDIDAS DE RESULTADO:

Las células inmunitarias se clasificaron y cuantificaron. Se compararon los recuentos de células inmunitarias entre cohortes mucinosas y no mucinosas. Se evaluó la expresión del marcador inmunitario dentro del tejido epitelial tumoral para determinar el grado de infiltración de linfocitos.

RESULTADOS:

Se encontró que las células T citotóxicas (p = 0,022) y reguladoras (p = 0,010) estaban sobrerrepresentadas en la cohorte mucinosa en comparación con el grupo no mucinoso. También se encontró que la expresión de PD-1 era significativamente mayor en el grupo mucinoso (p = 0,001). La expresión de CD3 (p = 0,001) y CD8 (p = 0,054) dentro del epitelio tumoral también fue mayor en el grupo mucinoso, lo que sugiere una infiltración inmunitaria adecuada a pesar de la presencia de mucina. En nuestro análisis, no se encontró que el estado de inestabilidad de los microsatélites sea un predictor de la expresión del marcador inmunitario.

LIMITACIONES:

El tamaño relativamente pequeño de la cohorte.

CONCLUSIONES:

El cáncer rectal mucinoso se asocia con un microambiente tumoral rico en inmunidad, que no se asoció con el estado de inestabilidad de microsatélites. Consulte el Video del Resumen en http://links.lww.com/DCR/C65. (Traducción— Dr. Yesenia Rojas-Khalil)