Prognostic importance of the tumour microenvironment in follicular lymphoma patients treated with immunochemotherapy

Follicular lymphoma (FL) is the second most common non-Hodgkin lymphoma. It is an indolent and clinically heterogeneous disease, which is generally considered incurable. Currently, immunochemotherapy has significantly improved the outcome of FL patients. This is based on the combination of rituximab, a monoclonal anti-CD20 antibody, with chemotherapy, and is used at present as a standard first-line therapy in FL. Thus far, however, patients have been selected for treatment based on clinical risk factors and indices that were developed before the rituximab era. Therefore, there is a growing need to understand the molecular mechanisms underlying the disease, which would not only provide information to predict survival in the rituximab era, but also enable the design of more targeted therapeutic strategies. In this study, our aim was to identify genes predicting the outcome in FL patients treated with immunochemotherapy. Thus, we performed a cDNA microarray with 24 FL patients. When gene expression differences from diagnostic tumour samples were related to the clinical outcome, we identified novel genes with a prognostic impact on survival. The expression of selected genes was further characterized with quantitative PCR and immunohistochemistry (IHC). Interestingly, the prognostic influence of these genes was often associated with their expression in non-malignant cells instead of tumour cells. Based on the observed gene expression patterns, we analyzed the abundance and prognostic value of non-malignant immune cells in 95-98 FL patients treated with immunochemotherapy. We observed that a high content of tumour-associated macrophages was a marker of a favourable prognosis. In contrast, the accumulation of mast cells correlated with a poor outcome and was further associated with tumour vascularity. Increased microvessel density also correlated with an inferior outcome. In addition, we used the same microarray data with a systems biology approach to identify signalling pathways or groups of genes capable of separating patients with favourable or adverse outcomes. Among the transcripts, there were many genes associated with signal transducers and activators of the transcription (STAT5a) pathway. When IHC was used as validation, STAT5a expression was mostly observed in T-cells and follicular dendritic cells, and expression was found to predict a favourable outcome. In cell cultures, rituximab was observed to induce the expression of STAT5a-associated interleukins in human lymphoma cell lines, which might provide a possible link for the cross-talk between rituximab-induced FL cells and their microenvironment. In conclusion, we have demonstrated that the microenvironment has a prognostic role in FL patients treated with immunochemotherapy. The results also address the importance of re-evaluating the prognostic markers in the rituximab era of lymphoma therapies.

Follikulaarinen lymfooma (FL) on hidaskasvuinen, säde- ja sytostaattiherkkä imukudossyöpä, joka toistuvien uusiutumisien johdosta on nykyhoidoilla harvoin parannettavissa. Tällä hetkellä immunokemoterapia on yksi tehokkaimmista FL:n hoitomuodoista, perustuen B-soluja tunnistavan CD20 vasta-aineen (=rituximab) yhdistämiseen perinteisiin solunsalpaajahoitoihin. Toistaiseksi taudin hoitovasteen ennustaminen on perustunut kliinisiin mittareihin, ja edistyksestä huolimatta vasteet ovat usein vaihtelevia ja vaikeita ennustaa. Jos taudin biologinen luonne tunnettaisiin paremmin, olisi yksilöllisempien ja tehokkaampien hoitojen suunnittelu helpompaa. Tämän väitöskirjan tavoitteena oli löytää uusia biologisia ennustetekijöitä vallitsevaa ensilinjan hoitoa eli immunokemoterapiaa saaneille FL potilaille. Perustana tutkimukselle oli 24 immunokemoterapialla hoidettua FL potilasta, joiden lymfoomakudoksesta määritettiin geenien ilmentymistä mikrosirutekniikalla. Yhdistämällä geenisirun tulokset kliinisiin hoitotietoihin löysimme geenejä, jotka erottelivat potilaat hoitovasteen mukaan. Immunohistokemiallisin menetelmin osoitimme monien näistä geeneistä ilmentyvän varsinaisia syöpäsoluja ympäröivässä ns. mikroympäristössä. Tulosten perusteella analysoimme noin 100 FL potilaan aineistosta erilaisten immuunipuolustusjärjestelmän solujen esiintyvyyttä. Tutkimuksessa osoitettiin makrofagien lukumäärän vaikuttavan suotuisasti immunokemoterapialla hoidettujen FL potilaiden hoitoennusteeseen. Sen sijaan syöttösolujen ja verisuonten korkea esiintymistiheys korreloi huonoon tautivasteeseen. Huomioitavaa on, että osa ennustetekijöistä muutti merkitystään verrattaessa solunsalpaajilla tai immunokemoterapialla hoidettuja FL potilaita. Väitöskirjan viimeisessä osatyössä tutkimme FL:n molekulaarisia vaikutusmekanismeja, ja havaitsimme STAT5a signaalireitin toimivan merkittävänä ennustetekijänä immunokemoterapiahoidetuilla FL potilailla. Soluviljelymallissa rituximabin osoitettiin indusoivan STAT5a:ta säätelevien interleukiinien ilmentymistä lymfoomasoluissa, mikä voi toimia mahdollisena vuorovaikutusmekanismina rituximabin indusoimien FL solujen ja ympäröivän mikroympäristön välillä. Väitöskirjan tulokset osoittavat, että syöpäkudoksen mikroympäristö on tärkeä ennustetekijä FL potilaiden hoitovasteelle myös immunokemoterapian aikakaudella. Lisäksi ennustetekijöiden merkityksen muuttuminen käytetyn hoitomuodon mukaan korostaa prognostisten tekijöiden uudelleen arvioinnin tärkeyttä hoitojen kehittyessä.