Immune cell composition and molecular markers in the tumor microenvironment of intrahepatic cholangiocarcinoma and their association with clinical outcome

Abstract

Background: Intrahepatic cholangiocarcinoma (ICC) is a tumor of the intrahepatic bile ducts, which has poor prognosis and limited therapeutic options. In this study, we aimed to investigate the tumor immune microenvironment (TIME) in order to explore its impact on disease outcome after curative surgery. Further, we sought to identify potential targets for therapeutic modulation and immunotherapy.

Methods: Samples of a well-characterized chemotherapy naïve group of patients (n=86) with histopathological diagnosis of ICC that underwent to curative intent surgery were immunohistochemically analyzed for CD68+, CD3+, CD4+, CD8+, Foxp3+, PD-L1, STAT1, and p-STAT1 expression. The results underwent digital analysis to assess regions of interests using QuPath software, which were subsequently correlated with clinicopathological characteristics and outcome measures.

Results: CD68+ cells were the largest population observed among all the immune cells studied. Regarding the adaptive response, CD8+ T cells were the predominant population, followed by CD4+ T cells. CD4+high T cell infiltration correlated with better overall survival (OS). However, the favorable outcome observed in patients with CD4+high T cell infiltration was impaired by PD-L1 co-expression on tumor cells. A subgroup of tumors exhibiting higher densities of immune cells ("hot" cluster) showed a correlation with PD-L1 expression, pinpointing a cohort of individuals potentially suitable for immune checkpoint inhibitor (ICI) therapy. Finally, elevated levels of STAT1 expression were linked to increased lymphocyte infiltration and PD-L1 expression.

Conclusion: These findings underscore the significance of CD4+ T cells in the immune response against ICC. Furthermore, the identification of a subset of tumors with a "hot" tumor microenvironment suggests their potential suitability for ICI therapy. Finally, the STAT1 pathway emerges to be a promising strategy to modulate "cold" immune microenvironments of ICC into "hot" ones.

Hintergrund: Das intrahepatische cholangiozelluläre Karzinom (ICC) ist ein Tumor der intrahepatischen Gallengänge, der durch eine schlechte Prognose und begrenzte therapeutische Optionen gekennzeichnet ist. In dieser Studie wurde die tumorimmunologische Mikroumgebung (TIME) untersucht, um ihre Auswirkungen auf den Krankheitsverlauf nach kurativer chirurgischer Intervention zu untersuchen. Darüber hinaus suchten wir nach potenziellen Zielen für eine therapeutische Modulation und geeignete Immuntherapie. Methoden: Proben einer gut charakterisierten Gruppe von Chemotherapie-naiven Patienten (n=86), bei denen aufgrund eines ICC eine kurative Operation durchgeführt wurde, untersichte ich immunohistochemisch auf CD68+, CD3+, CD4+, CD8+, Foxp3+, PD-L1-, STAT1- und p STAT1-Expression. Die Ergebnisse wurden mit klinisch-pathologischen Merkmalen und der Nachbeobachtung korreliert. Ergebnisse: Unter allen untersuchten Immunzellen waren CD68+ Zellen die größte beobachtete Population. Hinsichtlich der adaptiven Antwort dominierten die CD8+ T Zellpopulation, gefolgt von CD4+ T Zellen. Die Infiltration von CD4+high T Zellen korrelierte mit einem besseren Gesamtüberleben (overall survival, OS). Allerdings wurde das günstige Ergebnis bei Patienten mit einer Infiltration von CD4+high T Zellen durch die Koexpression von PD-L1 auf Tumorzellen beeinträchtigt. Eine Untergruppe von Tumoren mit höheren Dichten an Immunzellen ("heiße" Cluster) zeigte eine Korrelation mit der PD-L1-Expression, was auf eine Gruppe von Patienten hinweist, die möglicherweise für eine Immuncheckpoint-Inhibitor (ICI-)Therapie geeignet sind. Schließlich wurde ein erhöhtes Niveau der STAT-1-Expression mit einer verstärkten Lymphozyteninfiltration und PD-L1-Expression in Verbindung gebracht. Schlussfolgerung: Diese Ergebnisse unterstreichen die Relevanz von CD4+ T Zellen in der Immunantwort gegenüber eines ICC. Darüber hinaus deutet die Identifizierung einer Untergruppe von Tumoren mit einem "heißen" Tumormikromilieu auf deren potenzielle Eignung für eine ICI-Therapie hin. Schließlich zeigt sich der STAT1-Pathway als vielversprechende Strategie, um das "kalte" Immunmikromilieu in ICC in ein "heißes" zu modulieren.