Proteinexpression, DNA Methylierung und Kopienzahlvariation von zellzyklusassoziierten und immunomodulatorischen Proteinen in Melanomen der Haut und Schleimhaut

Abstract

Einleitung: Schleimhautmelanome sind eine seltene Untergruppe der Melanome, die in verschiedenen Schleimhautregionen des Körpers entstehen können und eine schlechte klinische Prognose aufweisen. Auf Grund ihrer ungeklärten Ätiologie und einem Mangel an differenzialdiagnostischen und prognostischen Markern, besteht der Bedarf einer genaueren molekularbiologischen Charakterisierung. Prädiktive Marker für das Therapieansprechen, beispielsweise auf Immuncheckpoint-Therapie, werden im Zeitalter der personalisierten Therapie ebenfalls benötigt.

Methoden: Wir haben in unserer Studie die Proteinexpression an 47 Schleimhautmelanome und 28 Hautmelanome untersucht. Dafür haben wir ein automatisiertes Auswertungsprogramm für immunohistochemische Färbungen validiert, um die Proteinexpression von Zellzyklus- und Immuncheckpoint-assoziierten Proteinen zu bestimmen. Außerdem haben wir den Einfluss von Kopienzahlvariationen und DNA-Promotermethylierung auf das Expressionsprofil untersucht.

Ergebnisse: Die Proteinexpression von CD117, Ki67 und p16 war höher in Schleimhautmelanomen, während die BCL2, Cyclin D1, PD-1 und PD-L1 Expression höher in Hautmelanomen war. Die häufigste Kopienzahlvariation der Melanome war die Deletion von CDKN2A, die mit einer verminderten p16 Expression assoziiert war. Der komplette Expressionsverlust von p16 war höher in Hautmelanomen. CCND1 Amplifikationen waren mit einer vermehrten Cyclin D1 Expression korreliert. KIT Amplifikationen wurden vermehrt in Schleimhautmelanomen gefunden, waren aber nicht mit der CD117 Expression assoziiert. Eine erhöhte PD-1 Expression in Immunzellen und die vermehrte PD-L1 Promotormethylierung war ein positiver prognostischer Faktor in Patienten mit Schleimhautmelanomen. In der Gesamtgruppe der Melanompatienten war eine vermehrte PD-L1 Expression mit dem Ansprechen auf Immuncheckpoint-Inhibition assoziiert.

Schlussfolgerung: Schleimhautmelanome zeigen ein von Hautmelanomen unterschiedliches Expressionsmuster von Proteinen des Zellzyklus und der Immunomodulation. Diese sind zum Teil durch Kopienzahlvariationen und Promotormethylierung bedingt. Die p16 Expression ist ein potenzieller klinischer Marker bei der pathologischen Unterscheidung von Schleimhautmelanomen und Hautmelanomen. Die PD-1 Expression und die PD-L1 Promotormethylierung können möglicherweise als prognostische Marker für Patienten mit Schleimhautmelanomen eingesetzt werden.

Mucosal melanomas are a rare, but clinically aggressive subtype of melanomas, that can originate from various mucosal linings. Because of the lack of diagnostic and prognostic markers, there is a need for the further characterization of this cancer on the molecular level. Considering the growing importance of personalized therapy, the evaluation of the expression and regulation of molecular targets and their predictive value is of great importance. Methods: We analyzed the protein expression profile of 47 mucosal and 28 cutaneous melanomas. We validated an automated IHC scoring system for the analysis of cell cycle and immune checkpoint related proteins as well as the effect of copy number alterations and DNA promoter methylation on the expression profiles. Results: The expression of CD117, Ki67 and p16 was higher in mucosal melanoma, while the expression of BCL2, Cyclin D1, PD-1 and PD-L1 was higher in cutaneous melanoma. CDKN2A deletion was the most common copy number variation in cutaneous and mucosal melanomas and lead to a decreased expression of p16. The complete loss of p16 expression was more common in cutaneous melanomas. There was an association between CCND1 amplifications and increased Cyclin D1 expression. KIT amplifications were more common in mucosal melanomas and did not lead to increased CD117 expression. Increased PD-1 expression on immune cells and PD-L1 promoter methylation was a positive prognostic factor in mucosal melanoma patients. In the combined group of melanoma patients, there was an association between PD-L1 expression and response to immune-checkpoint inhibition. Conclusion: There are differences in protein expression of cell cycle associated and immunomodulatory proteins between mucosal and cutaneous melanomas, that are partly caused by copy number variations and promoter methylation. p16 expression might be clinically relevant for distinguishing mucosal and cutaneous melanomas. PD-1 expression and PD-L1 promoter methylation might be prognostic markers for mucosal melanoma patients.