- 著者: Raul Perret, Lara Chalabreysse, Sarah Watson, Isabelle Serre, Stephane Garcia, Fabien Forest, Violaine Yvorel, Daniel Pissaloux, Vincent Thomas de Montpreville, Julien Masliah-planchon, Sylvie Lantuejoul, Marie Brevet, Jean-Yves Blay, Jean-Michel Coindre, Franck Tirode, Francois Le Loarer
- Corresponding author: François Le Loarer (Department of Pathology, Institut Bergonié, 276 cours de l’Argonne 33076 Bordeaux, France; f.le-loarer@bordeaux.unicancer.fr)
- 雑誌: American Journal of Surgical Pathology
- 発行年: 2019
- Epub日: N/A
- Article種別: Original Article
- PMID: 30451731
背景
SMARCA4 (SWI/SNF-related, matrix-associated, actin-dependent regulator of chromatin, subfamily A, member 4、別名 BRG1) は SWI/SNF (switch/sucrose non-fermenting) chromatin remodeling complex (ヒトでは BAF (BRG1-associated factors) complex と呼称) の ATPase subunit をコードし、nucleosome conformation の ATP-dependent な変化を介して DNA 転写・複製・修復を制御する。BAF complex のサブユニット変異は近年多くのヒト悪性腫瘍で報告されており (Kadoch & Crabtree Sci Adv 2015 で全がんの ~20% に BAF 変異)、SMARCA4 不活化が一群の未分化胸腔内悪性腫瘍 (lung large cell carcinoma の subset、mediastinal sarcoma) で見出されることが 2015 年に Le Loarer et al. (Nat Genet、PMID 26343384) によって最初に報告された。
それまで mediastinum・pleura・lung 由来の未分化 epithelioid/rhabdoid 腫瘍は 対照的 に “undifferentiated carcinoma”・“NUT midline carcinoma”・“epithelioid sarcoma”・“granulocytic sarcoma” 等の鑑別診断に組み込まれることが多かった と異な り、本論文の対象である SMARCA4-DTS (SMARCA4-deficient thoracic sarcoma) は ① 喫煙歴のある中年男性に好発する rapidly progressive な intrathoracic mass、② SMARCA4 と SMARCA2 (BRM) の同時 IHC 欠損 + SOX2 (SRY-box 2) 過剰発現という unique な分子 phenotype、③ rhabdoid-like transcriptomic signature を SMARCB1/SMARCA4-mutated malignant rhabdoid tumor (MRT) や SCCOHT (small cell carcinoma of the ovary, hypercalcemic type) と共有、を特徴とする新規 entity として これまで の WHO 分類体系には組み込まれていなかった。
先行研究として、(a) Le Loarer et al. 2015 (Le Loarer et al. NatGenet 2015 n=19、initial entity description)、(b) Yoshida et al. 2017 (Yoshida et al. JTO 2017 n=12、日本 cohort、median 39 歳、SALL4 高発現を初報)、(c) Sauter et al. 2018 (Sauter et al. ModPathol 2018 n=12、米国 cohort、median 59 歳、OS 4 月)、(d) BAF complex の chromatin remodeling 機能総説 (Kadoch & Crabtree NatRevCancer 2014)、(e) SMARCA4 NSCLC subset の clinical genomics (Schoenfeld et al. ClinCancerRes 2020 real-world cohort) が cornerstone を構成した。
2019 年時点の gap in knowledge：(1) Le Loarer 2015 (n=19)、Yoshida 2017 (n=12)、Sauter 2018 (n=12) の初期報告で 不足 していた拡大コホート (n>20) での臨床病理学的特徴、(2) Yoshida (median 39 歳) と Sauter (median 59 歳) の年齢分布差が controversial、(3) IHC signature (SMARCA4 loss + SMARCA2 loss + SOX2 overexpression) の sensitivity/specificity が大規模 thoracic malignancy cohort で 手薄 なまま、(4) myxoid stromal change や desmoplastic small round cell tumor (DSRCT)-like pattern 等の rare morphologic variant が報告されていない、(5) MRT・SCCOHT との鑑別 algorithm が確立していない、(6) EZH2 阻害薬等の targeted therapy の応用可能性が未検証、という点が 何が足りなかったか を構成していた。
目的
本研究の目的は、(1) フランス国家 sarcoma network NetSARC と Institut Bergonié で 2016-2018 年に蓄積された SMARCA4-DTS 30 症例の clinical、demographics、radiographic、morphologic、immunohistochemical features を体系的に記述する、(2) myxoid stromal change と DSRCT-like pattern を含む novel morphologic variant を同定する、(3) SMARCA4/SMARCA2/SOX2 IHC signature の sensitivity と specificity を 431 例の thoracic malignancy screening cohort で評価する、(4) MRT・SCCOHT・lung sarcomatoid carcinoma 等との differential diagnosis algorithm を提唱する、ことである。
結果
患者背景と臨床経過：n=30、男性 27 / 女性 3 (M:F 比 9:1)、median age 48 歳 (range 28-90 歳)、79% が current smoker、8% が ex-smoker、median pack-year 18.5 (range 5-60) (Table 1)。腫瘍部位：mediastinum 13 例、pleura 5 例、lung 2 例、複数領域 10 例。Radiographic 像は large infiltrative mass で気道・縦隔血管圧迫を伴うことが多く (Fig 1)、lymphoma・NUT midline carcinoma・germ cell tumor との誤診が頻発。Metastatic disease は presentation 時点で 77% (23/30) に認められ、好発転移部位は降順に lymph node、bone (主に axis)、adrenal gland、liver、digestive tract、CNS、kidney。治療は CHOP (cyclophosphamide+doxorubicin+vincristine+prednisone)、MAID (mesna+doxorubicin+ifosfamide+dacarbazine)、VIDE (vincristine+ifosfamide+doxorubicin+etoposide) を中心とした化学療法、surgical resection、adjuvant radiotherapy が組み合わされた。1 例 (case 26) で EZH2 阻害薬 second-line trial 参加 (iatrogenic 合併症で死亡)。Median overall survival 6 か月 (follow-up 可能 27 例、Kaplan-Meier 解析)、virtually all patients died of local complications で前報の median OS 7 月と類似の悲惨な予後を示した。
組織形態学：solid architecture で epithelioid cell が irregular sheets/nests に配列、周囲組織への高度浸潤、ubiquitous necrosis (geographic distribution、massive で viable cell 同定困難) を示した (Fig 2A-C)。Cellular morphology は ovoid/polygonal cells with moderate-abundant eosinophilic-to-clear cytoplasm、intracytoplasmic inclusion (rhabdoid morphology) を伴う (Fig 2D-F)。核は round、mildly pleomorphic、vesicular chromatin、prominent nucleoli、brisk mitosis。Apoptotic debris 顕著だが inflammatory host response は mild。Novel morphologic variant として、(i) prominent desmoplastic stroma + spindled fibroblast を伴う DSRCT-like pattern (7%、n=2/30、Fig 3A-B)、(ii) focal myxoid/edematous stromal change で腫瘍細胞が cord pattern/reticular pattern を呈する (7%、n=2/30、Fig 3C-D)、を本研究で初めて同定。Referring 診断は SCCOHT (n=1)、undifferentiated malignant neoplasm (n=1)、epithelioid sarcoma (n=1)、granulocytic sarcoma (n=1)、undifferentiated carcinoma (n=2)、SMARCA4-DTS (n=3) と diverse。
免疫組織化学プロファイル (Table 2)：epithelial marker (pan-cytokeratin AE1/AE3 または EMA) 発現は 97% (n=29/30、通常 focal、Fig 4A)、CD34 陽性 63% (n=17/27、majority of tumor cells で diffuse、Fig 4B)、SMARCA4 complete loss 100% (n=30/30、Fig 4C)、SMARCA2 complete loss 100% (n=24/24、Fig 4D)、SOX2 overexpression 96% (n=26/27、marked diffuse、Fig 4E)、SALL4 陽性 33% (n=7/21、focal)、SMARCB1 retained 100% (n=23/23)、TTF-1 focal 4% (n=1/24)、P63 focal 5% (n=1/21)、P40 0% (n=0/23)、NUT 0% (n=0/20)、Claudin-4 diffuse loss 89% (n=17/19、Fig 4F)。追加 marker：pan-cytokeratin KL1 focal 35% (n=6/17)、CK7 focal 5% (n=1/20)、calretinin focal 7% (n=1/14)、CD99 focal 40% (n=6/15)、synaptophysin focal 18% (n=3/17)。Negative: CD5、CK5/6、CD45、chromogranin A、PLAP、CD117、WT1、Desmin、Myogenin、CD56 (全例)。
Screening cohort (n=431) での IHC signature 特異度：SMARCA4 complete loss は all tumor category で稀かつ subset のみ：lung large cell carcinoma 21% (n=11/53)、lung adenocarcinoma 12% (n=6/50)、sarcomatoid carcinoma 33% (n=5/15)、mediastinum/pleura adenocarcinoma NOS 25% (n=1/4)、epithelioid mesothelioma 13% (n=4/31)、SMARCA4-lost MRT 100% (n=2/2)、SCCOHT 100% (n=3/3)。SMARCA2 complete loss はさらに limited：large cell carcinoma 7% (n=3/46)、adenocarcinoma 3% (n=1/30)、SMARCB1-lost MRT 33% (n=3/9)、SCCOHT 100% (n=3/3)。SMARCA2 loss を示した全症例の中で SMARCA4 同時 loss は SCCOHT のみに認められ、唯一 phenotypic overlap entity であった。SOX2 diffuse overexpression は lung squamous cell carcinoma の 37.5% (n=18/48) と extrathoracic undifferentiated pleomorphic sarcoma 1 例に restricted。
統計学的解析結果：SMARCA4-DTS IHC signature (SMARCA4 loss + SMARCA2 loss + SOX2 overexpression の triple criterion) の specificity は 99.5% (95% CI 97.4-99.9%)、sensitivity は 87.5% (95% CI 67.6-97.3%)、Fisher exact test p<0.001 と highly significant。SCCOHT のみが overlapping phenotype を示すが、clinical context (female、intra-abdominal mass、hypercalcemia) で容易に鑑別可能。
考察/結論
本研究は SMARCA4-DTS の これまで の世界最大規模 (n=30) の臨床病理学的解析で、median OS 6 か月という極めて aggressive な経過、IHC signature の優れた診断性能 (sensitivity 87.5%、specificity 99.5%)、myxoid stromal change と DSRCT-like pattern 等の novel morphologic variant の同定を提供する。① 先行研究との違い：Le Loarer 2015 (n=19、median 41 歳、OS 7 月)、Yoshida 2017 (n=12、median 39 歳、OS 7 月、Japanese cohort)、Sauter 2018 (n=12、median 59 歳、OS 4 月、American cohort) と異な り、本 fr cohort では median 48 歳と中間的、Yoshida 日本 cohort で報告された SALL4 高発現を本研究でも 33% (n=7/21) で confirm、対照的 に Yoshida cohort では強調された全例 SALL4 高発現とは 相違 し、SALL4 発現は subset に限定される可能性を示した。年齢分布の national difference (39 vs 48 vs 59 歳) は cohort accumulation bias または population susceptibility 差を反映する可能性。② 新規性：本論文は 新規な finding として、(a) DSRCT-like pattern (7%) と myxoid stromal change (7%) の 本研究で初めて の SMARCA4-DTS 内 morphologic variant 報告、(b) Claudin-4 diffuse loss (89%) という novel diagnostic marker、(c) 431 例 screening cohort での SMARCA4/SMARCA2/SOX2 triple signature の sensitivity 87.5% + specificity 99.5% の精密 measurement、(d) SCCOHT が唯一の phenotypic overlap entity で clinical context で鑑別可能という structured differential algorithm、(e) “novel architectural pattern simulating desmoplastic round cell tumor” という これまで報告されていない entity 描写、が highlight。③ 臨床応用 (bench-to-bedside・translational・橋渡し)：本 review の 臨床的有用性 は (i) 臨床現場 で病理医が小生検検体 (massive necrosis を伴う) でも SMARCA4-DTS を正確に診断でき、無効化学療法 (NUT midline carcinoma 想定の chemotherapy) を回避できる、(ii) 早期診断による patient-tailored systemic therapy 検討の opportunity 創出 (BAF complex 異常を持つ腫瘍は EZH2 inhibitor tazemetostat (Schoenfeld et al. ClinCancerRes 2020 SMARCA4 NSCLC では PD-1 抵抗性、Xue et al. NatCommun 2019 Xue et al. NatCommun 2019 では CDK4/6 阻害との synthetic lethality)、(iii) NSCLC SMARCA4 deficient subset との pathogenetic continuity を示し (Zhao et al. LungCancer 2026 real-world cohort)、SMARCA4 deficient tumor の cross-organ classification framework を支持、(iv) 喫煙 male predominance と poor prognosis を考慮した CT screening prioritization strategy。④ 残された課題 (今後の検討・limitation・future research/direction)：(a) n=30 でも retrospective design で selection bias の 限界、(b) molecular characterization (next-generation sequencing による SMARCA4 mutation pattern、TP53/KRAS/KEAP1 等 co-mutation profiling) が本 study では限定的、Yoshida cohort で報告された TP53/KRAS/KEAP1/CDKN2A/ARID1A/EP300/CREBBP/MYC alteration が本 cohort でも要 prospective characterization、(c) EZH2 阻害薬 tazemetostat、CDK4/6 阻害薬 (Xue et al. NatCommun 2019 SCCOHT)、PD-1/PD-L1 阻害薬 (Lee et al. JCOPrecisOncol 2020 combined CDK4/6+PD-1) の prospective phase 2 trial が 今後の課題、(d) immune microenvironment characterization (TILs、PD-L1 expression、TMB) と response prediction biomarker 開発が 今後の研究 方向、(e) cell-of-origin (mesothelial vs primitive mesenchymal vs unclassified) と driver event 順序の lineage tracing、(f) germline susceptibility (Rhabdoid Tumor Predisposition Syndrome との関連、SMARCA4 germline mutation の incidence) の screening guideline、(g) Yoshida cohort・Sauter cohort・本 cohort のメタアナリシス統合で WHO 5th edition での明確な entity definition への昇格 (実際 2021 WHO 5th edition Thoracic Tumors で正式 entity 化された) が future direction。本研究は SMARCA4-DTS の clinical 病理学的定義を確立し、後の WHO 分類への組み込みと targeted therapy 開発の基礎を提供した landmark study である。
方法
Cohort 構成：Institut Bergonié および フランス national sarcoma network NetSARC の archive を 2016-2018 年に retrospectively combing し、original Le Loarer 2015 series から 16 例を加えた合計 n=30 例の SMARCA4-DTS confirmed cases を解析。包含基準：(i) rhabdoid/poorly differentiated morphology、(ii) SMARCA4 と SMARCA2 の complete IHC loss、(iii) SOX2/CD34/SALL4 のうち少なくとも 2 markers の focal/diffuse expression。SMARCA2 評価不可能 6 例については典型的臨床病理像なら包含。
免疫組織化学：Ventana Benchmark ULTRA 自動染色装置 (Roche Diagnostics) で 4μm パラフィン切片に対し以下の primary antibody を実施：SMARCA4/BRG1 (clone EPNCIR111A、1:200、Abcam)、SMARCA2/BRM (clone D9E8B、1:100、Cell Signaling)、SOX2 (clone D6D9、1:200、Cell Signaling)、SMARCB1/INI-1 (clone 25、1:30、BD Biosciences)、Claudin-4 (clone EPRR17575、1:500、Abcam)、CD34 (clone QBEnd10、ready-to-use、Roche)、SALL4 (clone 6E3、ready-to-use、Roche)、TTF-1 (clone 8G7G3/1、ready-to-use、Roche)、P63 (clone 4A4)、P40 (clone BC28)、pan-keratin (clone AE1/AE3/PCK26)、NUT (clone C52B1)。陽性判定基準：negative (0-9%)、+/- (10-75%)、+ (>75%) の semiquantitative scoring を 2 名 (R.P. と F.L.L.) で実施。
Screening cohort：431 例の thoracic malignancy について SMARCA4 IHC を評価、220/280 例で SMARCA2/SOX2 IHC を追加。Selected neoplasm: lung large cell carcinoma (n=53)、adenocarcinoma (n=50)、sarcomatoid carcinoma (n=15)、squamous cell carcinoma (n=48)、epithelioid mesothelioma (n=31)、SCCOHT (n=3)、MRT (n=11)、SMARCB1-lost MRT (n=9) 等。
統計解析：GraphPad Prism 6.01 (GraphPad Software、La Jolla、CA) で sensitivity/specificity 算出、IHC signature の有意性は Fisher exact test、p<0.001 を有意水準とした。Survival 解析は Kaplan-Meier 法。