Journal Club #11: Human cancer immunotherapy with antibodies to the PD-1 and PD-L1 pathway

The programmed death 1 (PD-1) receptor and its ligands programmed death ligand 1 (PD-L1) and PD-L2, members of the CD28 and B7 families, play critical roles in T cell coinhibition and exhaustion. Overexpression of PD-L1 and PD-1 on tumor cells and tumor-infiltrating lymphocytes, respectively, correlates with poor disease outcome in some human cancers. Monoclonal antibodies (mAbs) blockading the PD-1/PD-L1 pathway have been developed for cancer immunotherapy via enhancing T cell functions. Clinical trials with mAbs to PD-1 and PDL1 have shown impressive response rates in patients, particularly for melanoma, non-small-cell lung cancer (NSCLC), renal cell carcinoma (RCC), and bladder cancer. Further studies are needed to dissect the mechanisms of variable response rate, to identify biomarkers for clinical response, to develop small-molecule inhibitors, and to combine these treatments with other therapies.

Ohaegbulam KC, Assal A, Lazar-Molnar E, Yao Y, Zang X. Human cancer immunotherapy with antibodies to the PD-1 and PD-L1 pathway. Trends Mol Med. 2015 Jan;21(1):24-33.

                                                                                                                                                    

Human cancer immunotherapy with anti-programmed death 1 (PD-1) receptor and anti-programmed death ligand 1 (PD-L1)/L2 antibodies (from Ohaegbulam et al).    

          

Journal Club #3: H. pylori detected by PCR-based technique.

PCR-based techniques may substitute the hystochemical and immunohistochemical stainings in the detection of H. pylori in gastric biopsy. Moreover, these new assays can identify mutations that predict antibiotic resistance, avoiding the time-consuming coltures.

Bibliography.

Schmitt BH, Regner M, Mangold KA, Thomson RB Jr, Kaul KL. PCR detection of clarithromycin-susceptible and -resistant Helicobacter pylori from formalin-fixed, paraffin-embedded gastric biopsies. Mod Pathol. 2013 Sep;26(9):1222-7.

Weiss J, Tsang TK, Meng X, Zhang H, Kilner E, Wang E, Watkin W. Detection of Helicobacter pylori gastritis by PCR: correlation with inflammation scores and immunohistochemical and CLOtest findings. Am J Clin Pathol. 2008 Jan;129(1):89-96.

Yantiss RK, Lamps LW. To stain or not to stain...That remains the question. Am J Clin Pathol. 2012 Mar;137(3):343-5. 

Comment on

Hartman DJ, Owens SR. Are routine ancillary stains required to diagnose Helicobacter infection in gastric biopsy specimens? An institutional quality assurance review. Am J Clin Pathol. 2012 Feb;137(2):255-60.

FNA is the ideal tool to study and analyze tumor heterogeneity at metastatic sites

In routine practice, suspected metastases in patients with cancer are only occasionally biopsied, primarily because of the cost and invasiveness of the procedure. However, biopsies of metastatic lesions can be valuable, not only in confirming the presence of metastatic disease, but also in revealing unsuspected benign disease or secondary malignancies. In addition, such biopsies also allow the assessment of biomarkers that might differ from those on primary tumor cells, and can thereby facilitate selection of the optimal treatment. Because of the increasing recognition of clonal and phenotypic heterogeneity of tumors, we anticipate that in the near future, biopsying of metastatic lesions will constitute a standard-of-care practice, allowing assessment of molecular differences between the primary tumor and metastatic lesions. In our opinion, fine-needle aspiration is currently the best method for making repeated biopsies to monitor the tumor: it is minimally invasive, safe, and cost effective and can be coupled with modern ancillary techniques. Here we provide an up-to-date review of the clinical implications of tumor heterogeneity in metastatic disease and the ancillary molecular techniques used in cytology; we also discuss the role of modern cytology in contemporary diagnosis and management of metastatic cancer.

Beca F, Schmitt F. Growing indication for FNA to study and analyze tumor heterogeneity at metastatic sites. Cancer Cytopathol. 2014 Jan 29.

Looking too closely at thyroid nodules

Endocrinologi e patologi sono certamente co-responsabili dell' incrementata incidenza dei tumori della tiroide. Troppi noduli vengono inviati all' agoaspirato, troppi pazienti subiscono un intervento chirugico e troppe neoplasie a differente comportamento biologico e clinico vengono riunite sotto la stessa terminologia. Un corretto studio clinico può certamente evitare inutili FNA che, talora, vengono utilizzati dai clinici anche in funzione "difensiva". Così come può essere limitata l' indicazione all' intervento chirurgico, applicando agli aspirati i criteri classificativi correnti. Ad esempio, la maggior parte delle citologie "atipiche" (AUS/FLUS) può essere risolta con la semplice ripetizione dell' aspirato (con un risultato il più delle volte di benignità). Diverso il discorso per le lesioni follicolari. Considerata l' incidenza piuttosto bassa del carcinoma follicolare siamo costretti, a causa dei limiti dell' FNA, a mandare consapevolmente molti adenomi follicolari all' intervento chirurgico. Le tecniche di biologia molecolare basate sui profili di espressione genica, aumentano il valore predittivo negativo dell' aspirato "indeterminato", ma non riescono a discriminare (ancora) meglio della morfologia le lesioni effettivamente maligne. Inoltre, sono costose e attualmente non applicabili alla routine clinica. Infine, carcinomi indolenti vengono ancora classificati insieme a quelli a comportamento aggressivo, i cosiddetti "real thyroid carcinomas". Molti carcinomi papillari, come è noto, hanno un comportamento "benigno", come testimoniano i numerosi incidentalomi scoperti nelle sezioni seriate di gozzi nodulari o nelle autopsie di pazienti deceduti per altre cause. Sforzi di correlazione clinica, morfologica e molecolare devono essere fatti per separare i tumori a basso potenziale dai veri carcinomi tiroidei, in modo da ottimizzare efficacemente il managment dei pazienti con patologia nodulare tiroidea.

Bibliografia.

Brito JP, Morris JC, Montori VM. Thyroid cancer: zealous imaging has increased detection and treatment of low risk tumours. BMJ. 2013 Aug 27;347:f4706.

Renshaw AA. How closely do thyroid fine-needle aspirates need to be screened? Diagn Cytopathol. 2002 Nov;27(5):259-60

Alexander EK. et al, Preoperative diagnosis of benign thyroid nodules with indeterminate cytology. N Engl J Med. 2012 Aug 23;367(8):705-15. Epub 2012 Jun 25.

Faquin WC. Can a gene-expression classifier with high negative predictive value solve the indeterminate thyroid fine-needle aspiration dilemma? Cancer Cytopathol. 2013 Mar;121(3):116-9.

Baloch Z, Livolsi VA, Tondon R. Aggressive variants of follicular cell derived thyroid carcinoma; the so called 'Real Thyroid Carcinomas'. J Clin Pathol. 2013 Sep;66(9):733-43.

Cancer genome landscapes

Over the past decade, comprehensive sequencing efforts have revealed the genomic landscapes of common forms of human cancer. For most cancer types, this landscape consists of a small number of "mountains" (genes altered in a high percentage of tumors) and a much larger number of "hills" (genes altered infrequently). [...] A typical tumor contains two to eight of these "driver gene" mutations; the remaining mutations are passengers that confer no selective growth advantage. Driver genes can be classified into 12 signaling pathways that regulate three core cellular processes: cell fate, cell survival, and genome maintenance. A better understanding of these pathways is one of the most pressing needs in basic cancer research. Even now, however, our knowledge of cancer genomes is sufficient to guide the development of more effective approaches for reducing cancer morbidity and mortality.

Vogelstein B, Papadopoulos N, Velculescu VE, Zhou S, Diaz LA Jr, Kinzler KW.Cancer genome landscapes. Science. 2013 Mar 29;339(6127):1546-58.

(segnalato dal prof. G. Troncone)

Salvador Dalì. Árabes aciddesoxiribonucleics, Paisaje de mariposa. El gran masturbador en paisaje surrealista con ADN.

vedi anche: Rovira, S. Metaphors of DNA: a review of the popularisation processes. Public Understanding of Science, 2008; 7 (1)

Le applicazioni della FISH in oncologia

Dopo l' interessante seminario, posto alcuni paper sull' argomento segnalati dal dr. Franco.

Wan TS, Ma ES. Molecular cytogenetics: an indispensable tool for cancer diagnosis. Chang Gung Med J. 2012 Mar-Apr;35(2):96-110.

Li Z, Li S, Bin Z, Zhang R, Li Y, Tian H, Chen W, Liu H. Potential clinical impact of three-dimensional visualization for fluorescent in situ hybridization image analysis. J Biomed Opt. 2012 May;17(5).

Ochs RC, Bagg A. Molecular genetic characterization of lymphoma: application to cytology diagnosis. Diagn Cytopathol. 2012 Jun;40(6):542-55.

Aukema SM, Siebert R, Schuuring E, van Imhoff GW, Kluin-Nelemans HC, Boerma EJ, Kluin PM. Double-hit B-cell lymphomas. Blood. 2011 Feb 24;117(8):2319-31. 

Szuhai K, Cleton-Jansen AM, Hogendoorn PC, Bovée JV. Molecular pathology and its diagnostic use in bone tumors. Cancer Genet. 2012 May;205(5):193-204.

First, check the evidences

L' anatomia patologica dovrebbe fornire un servizio diagnostico e predittivo, in un dialogo virtuoso e alla pari con i clinici che hanno in cura il paziente. Fornire un servizio però non significa asservire, usare tecniche di laboratorio non ci trasforma automaticamente in analisti acritici. Il controllo delle evidenze scientifiche in rapporto alle sempre più pressanti richieste dei clinici rappresenta un impegno aggiuntivo ma fondamentale per il patologo moderno. Non basta ricevere una richiesta per un TestX da un collega clinico che, di ritorno da un congresso, ne magnifica l' imprescindibile utilità ai fini terapeutici. Non è sufficiente la brochure fornita da un rappresentate farmaceutico interessato a vendere un nuovo prodotto. Certo, i nuovi test richiesti o proposti possono essere davvero utili, ma vanno sempre verificate (grazie soprattutto a PubMed) le evidenze scientifiche, mettendo in conto anche la necessità di negare l' esecuzione di un test, se questo non ha solide basi cliniche. 

Idealmente poi, anche i patologi potrebbero prendere l' iniziativa,  anticipando le richieste dei clinici e   proponendo i nuovi test, sempre in seguito ad uno studio critico e aggiornato della letteratura medica corrente.

Bibliografia:

Carter AB. Clinical requests for molecular tests: the 3-step evidence check. Arch Pathol Lab Med. 2012 Dec;136(12):1585-92.

Kolata G . How bright promise in cancer testing fell apart. New York Times. July 7, 2011:A1. (Accessed Dec. 16, 2012)

Mutation specific antibodies: tool or dinosaur?

C'è ancora posto per la "vecchia" immunoistochimica nell' era della patologia molecolare? La risposta potrebbe essere affermativa, grazie all' introduzione di anticorpi mutazione specifici che riconoscono specificamente la proteina "mutante", e che possono essere utili soprattutto nel pre-screening dei pazienti in cui la presenza della mutazione, dal punto di vista clinico e/o istologico, e più frequentemente attesa. Inoltre, gli anticorpi mutazione specifica ci consentirebbero di "visualizzare"  le singole cellule mutate anche in un contesto morfologico eterogeneo, con potenziali ripercussioni scientifiche circa l' istogenesi e l' evoluzione morfo-molecolare delle singole neoplasie.

Bibliografia:

von Deimling A, Sahm F, Capper D. Mutation specific antibodies: tool or dinosaur? Oncotarget. 2012 Aug 30  (segnalato dal prof. G. Troncone).

Long GV. et al, Immunohistochemistry Is Highly Sensitive and Specific for the Detection of V600E BRAF Mutation in Melanoma. Am J Surg Pathol. 2012 Sep 28.

Angulo B. et al, A Comparison of EGFR Mutation Testing Methods in Lung Carcinoma: Direct Sequencing, Real-time PCR and Immunohistochemistry. PLoS One. 2012;7(8).

Park HS. et al, Immunohistochemical screening for anaplastic lymphoma kinase (ALK) rearrangement in advanced non-small cell lung cancer patients. Lung Cancer. 2012 Aug;77(2):288-92. 

NSCLC Subtyping on Cytology – Meeting the Challenge

La necessità di sottotipizzare il carcinoma non a piccole cellule del polmone è divenuta ormai fondamentale per la scelta delle strategie terapeutiche più appropriate. In particolare, l' avvento delle terapie con farmaci anti tirosina chinasi specifici per i pazienti con adenocarcinoma ed EGFR mutato, ha reso indispensabile l' istotipizzazione anche sui "small tissue samples", che in oncologia polmonare sono molto spesso i soli campioni disponibili a causa dell' inoperabilità della maggior parte dei pazienti. La citopatologia può affrontare questa sfida perchè unisce ad una preservazione della citomorfologia superiore al campione bioptico, la possibilità di effettuare tecniche ancillari immunoistochimiche su cell block. Come mostrato efficacemente in da Cunha Santos et al. grazie alla correlazione cito-istologica in 602 aspirati polmonari con follow-up chirurgico (1), la diagnosi di istotipo è possibile, nella maggior parte dei casi, esclusivamente grazie alla citomorfologia. Infatti in questo lavoro si dimostra che, dopo revisione morfologica, solo il 17% dei NSCLC rimane non classificabile, necessitando di integrazione immunocitochimica. Ma anche per quest' ultima, contrariamente a quanto ci si potrebbe attendere, non si è osservato, nell' esperienza degli autori, un significativo incremento nemmeno in seguito alla introduzione della terapia targeted. Questo rinforza la conclusione per la quale (quasi) sempre la morfologia è in grado di assicurare una corretta sottotipizzazione, così da ottimizzare l' utilizzo del materiale aspirato per la biologia molecolare.

Gilda da Cunha Santos del dipartimento di Medicina di Laboratorio e Biopatologia dell' Università di Toronto, insieme ad altri ospiti italiani ed internazionali, interverrà giovedì 27 Settembre nel corso del III Molecular Cytopathology Meeting, presso il Centro Congressi Federico II in Via Partenope. Accorrete numerosi!  (per informazioni clicca QUI)

Bibliografia:

1) da Cunha Santos et al, Cyto-histologic agreement in pathologic subtyping of non small cell lung carcinoma: Review of 602 fine needle aspirates with follow-up surgical specimens over a nine year period and analysis of factors underlying failure to subtype. Lung Cancer. 2012 Sep;77(3):501-6.

Breast cancer: bridging morphology with molecular profile.

La ricerca sul cancro della mammella rappresenta una interessante finestra sul futuro dell'anatomia patologica. Ho avuto l'occasione di ascoltare, durante l' Advanced course on breast pathology tenutosi a Trento dal 13 al 14 ottobre, le lectures di Jorge Reis-Filho, giovane delfino della patologia mammaria. Gli sforzi della sua attività di ricercatore sono in parte proiettati a conciliare il profilo molecolare delle neoplasie della mammella con il loro fenotipo istologico e immunoistochimico e quindi con l'outcome clinico. Reis-Filho ha  illustrato nei suoi lavori come i nuovi sottotipi molecolari scoperti grazie al clustering dei profili di espressione genica non siano in realtà che una riscoperta di entità cliniche e patologiche a cui fino ad oggi non era stata data una appropriata collocazione biologica. I basal-like e i triple negative, i luminal A e B e gli Her2/neu, sono sempre stati sotto i nostri microscopi, sebbene solo oggi la biologia molecolare cominci a dare significato alle entità che eravamo abituati a classificare con gusto (quasi) filatelico. Il futuro sta tutto nel saper integrare criticamente le nuove armi molecolari nella routine diagnostica, per una terapia sempre più targeted. E se un giovane patologo molecolare come Reis-Filho afferma che un accurato grading fatto su una buona ematossilina e eosina sia (ad oggi) perfettamente sovrapponibile a quello di costosi test molecolari predittivi, è di sicuro il caso di non impacchettare i nostri microscopi.

Bibliografia:

Biografia di Jorge Reis-Filho sul sito dell' Institute of Cancer Research (link)

Rakha EA, Ellis IO. Modern classification of breast cancer: should we stick with morphology or convert to molecular profile characteristics. Adv Anat Pathol. 2011 Jul;18(4):255-67.

Rosai J. Molecular genetics and molecular classification of breast cancer in Rosai and Ackerman's Surgical Pathology 10th edition; chap 20 page 1713-1714.

Lectures del congresso sul sito della Pezcoller Foundation (LINK)

To BRAF...or not?

La mutazione del gene BRAF rappresenta la più frequente alterazione molecolare riscontrata nel carcinoma papillare della tiroide. Tale mutazione sembra essere associata a caratteristiche aggressive, tanto da evocarne da parte di taluni un uso sistematico su FNA, basando soprattuto su questo marker un approccio chirurgico più o meno estensivo.  Ma non tutta la letteratura sembra dello stesso parere,  consigliando quindi più cautela nella pratica clinica. Il BRAF quindi come marker importante (si pensi alla sua associazione con la mancata risposta alla terapia con radioiodio) ma non esclusivo e, come sempre, necessità di correlazione e di sintesi clinico-patologica per un corretto management del paziente.

Bibliografia:

Nikiforov YE. Molecular diagnostics of thyroid tumors. Arch Pathol Lab Med. 2011 May;135(5):569-77.

Eloy C. et al The preeminence of growth pattern and invasiveness and the limited influence of BRAF and RAS mutations in the occurrence of papillary thyroid carcinoma lymph node metastases. Virchows Arch. 2011 Sep;459(3):265-76.