Analisi morfologica immunofenotipica e molecolare dei carcinomi neuroendocrini di alto grado polmonari ed extrapolmonari

BACKGROUND Extrapulmonary neuroendocrine carcinomas (EPNECs) represent a group of rare, heterogenous neoplasias with high grade histological features and adverse clinical outcome. Their molecular profile is highly unexplored and likely contributes to their aggressive phenotype. Since NECs develop in a variety of extra-pulmonary sites (EP), the molecular data obtained from the most frequent lung NECs could correspond to the profile of the EP tumor or the latter could have specific characters of the organ of onset, with a significant impact in terms of clinical implications. Since EPNECs are much rarer than their lung counterparts, accounting for only one tenth of all NECs, they are usually considered similar and consequently treated as small cell lung carcinomas. Although some of the transcriptional regulators (i.e. the protein products of ASCL1 and INSM1 genes) have been tested as immunohistochemical (IHC) markers of NE differentiation in NECs outside the lung, detailed molecular characterization has not been reported so far of specific neuroendocrine transcriptional markers in these lesions. AIMS The aims of this study are: -to evaluate the expression of principal regulators of NE differentiation, namely, ASCL1, NEUROD1, DLL3, NOTCH1, INSM1, MYCL1, POU2F3 and YAP1 in a series of EPNECs (both pure and mixed) from different sites; -to investigate the expression levels of enlisted genes in a control group of pulmonary large cell neuroendocrine carcinomas (LCNECs); -to correlate their molecular signatures with clinico-pathological characteristics. RESULTS We observed four clusters of gene patterns in the EPNEC cases and LCNEC control: 1)INSM1 overexpression and alternative (variable) overexpression of ASCL1 and DLL3 or NEUROD1 (cluster containing only EPNEC cases); 2)MYCL1 and YAP1 overexpression (EPNEC cases and 1 LCNEC); 3)overexpression of ASCL1, DLL3 and INSM1 (only LCNEC cases); 4)decreased expression of ASCL1 and DLL3 but overexpression of INSM1 associated with variable overexpression of POU2F3, NOTCH1 and YAP1 (LCNEC cases and 4 EPNECs). In ten EPNECs with mixed histology, ASCL1, DLL3, INSM1 and NEUROD1 genes displayed an upregulation in the NE component, in most cases but not in the non-NE component (adenocarcinoma or urothelial carcinoma). Moreover, higher gene expression levels of both NOTCH1 and INSM1 were strongly associated with lower pT stage and negative nodal status. Low INSM1 expression was associated with shorter overall survival in the entire case series (p=0.0017) and a trend towards significance in the EPNEC group, only (p=0.06) was observed. CONCLUSION These results revealed that EPNECs bear distinctive NE-lineage specific transcriptional profiles independent from the site of origin and, in part, reflect those described in lung NE neoplasias. Decreased expression of INSM1 is associated with aggressive behavior and reduced overall survival in the entire cohort and may potentially have prognostic role in EPNECs.

BACKGROUND i carcinomi neuroendocrini extrapolmonari (EPNEC) rappresentano un gruppo di neoplasie rare ed eterogenee con caratteristiche istologiche di alto grado e prognosi sfavorevole. Il loro profilo molecolare è stato poco esplorato e probabilmente contribuisce al loro fenotipo aggressivo. Poiché i NEC si sviluppano in una varietà di sedi extra-polmonari (EP), i dati molecolari ottenuti dai più frequenti NEC polmonari potrebbero corrispondere al profilo del tumore EP oppure questi ultimi potrebbero avere caratteri specifici dell'organo di insorgenza, con un impatto significativo in termini di implicazioni cliniche. Poiché gli EPNEC sono molto più rari delle loro controparti polmonari, rappresentando solo un decimo di tutti i NEC, di solito sono considerati simili e di conseguenza trattati come i carcinomi polmonari a piccole cellule. Sebbene a livello proteico alcuni dei suddetti regolatori trascrizionali (ovvero i prodotti proteici di geni ASCL1 e INSM1) siano stati saggiati come marcatori immunoistochimici (IHC) della differenziazione NE nei NEC al di fuori del polmone, finora non è mai stata riportata una caratterizzazione molecolare dettagliata di marcatori trascrizionali neuroendocrini specifici in queste lesioni. OBIETTIVI Gli obiettivi di questo studio sono: -valutare l'espressione dei principali regolatori della differenziazione NE, vale a dire ASCL1, NEUROD1, DLL3, NOTCH1, INSM1, MYCL1, POU2F3 e YAP1 in una serie di EPNEC (sia in forma pura che misti) sviluppati in diverse sedi anatomiche; -studiare i livelli di espressione dei geni arruolati in un gruppo di controllo di carcinomi polmonari neuroendocrini a grandi cellule (LCNEC); -correlare i loro profili molecolari con le caratteristiche clinico-patologiche. RISULTATI Sono stati osservati quattro gruppi di profili genetici nei casi di EPNEC e controlli di LCNEC: 1) sovra espressione INSM1 e sovra espressione alternativa (variabile) di ASCL1 e DLL3 o NEUROD1 (cluster contenente solo casi EPNEC); 2) sovra espressione MYCL1 e YAP1 (casi con EPNEC e 1 LCNEC); 3) sovra espressione di ASCL1, DLL3 e INSM1 (solo casi LCNEC); 4) diminuzione dell'espressione di ASCL1 e DLL3 ma sovra espressione di INSM1 associata a sovra espressione variabile di POU2F3, NOTCH1 e YAP1 (casi di LCNEC e 4 EPNEC). In dieci EPNEC con istologia mista, i geni ASCL1, DLL3, INSM1 e NEUROD1 hanno mostrato una sovra regolazione nella componente NE, nella maggior parte dei casi, ma non nella componente non-NE (adenocarcinoma o carcinoma uroteliale) Inoltre, livelli di espressione genica più elevati sia di NOTCH1 che di INSM1 erano fortemente associati con uno stadio pT inferiore e uno stato linfonodale negativo. Una bassa espressione di INSM1 è stata associata a una sopravvivenza globale più breve nell'intera serie di casi (p = 0,0017) ed è stata osservata una tendenza significativa solo nel gruppo EPNEC, (p = 0,06). CONCLUSIONE Questi risultati indicano che gli EPNEC hanno profili di trascrizione specifici della popolazione di cellule NE indipendenti dal sito di origine e, in parte, riflettono quelli descritti nelle neoplasie NE del polmone. La ridotta espressione di INSM1 è associata a un comportamento aggressivo e una ridotta sopravvivenza globale nell'intera coorte e può potenzialmente avere un ruolo prognostico negli EPNEC.