Macrophages as biomarkers in BCG treatment response in bladder cancer

Bladder cancer is a common urologic cancer and the majority has origin in the urothelium. Patients with intermediate and high risk of recurrence/progression bladder cancer are treated with intravesical instillation with Bacillus Calmette-Guérin, however, approximately 30% of patients do not respond to treatment. At the moment, there are no accepted biomarkers do predict treatment outcome and an early identification of patients better served by alternative therapeutics. The treatment initiates a cascade of cytokines responsible by recruiting macrophages to the tumor site that have been shown to influence treatment outcome. Effective BCG therapy needs precise activation of the Th1 immune pathway associated with M1 polarized macrophages. However, tumor-associated macrophages (TAMs) often assume an immunoregulatory M2 phenotype, either immunosuppressive or angiogenic, that interfere in different ways with the BCG induced antitumor immune response. The M2 macrophage is influenced by different microenvironments in the stroma and the tumor. In particular, the degree of hypoxia in the tumors is responsible by the recruitment and differentiation of macrophages into the M2 angiogenic phenotype, suggested to be associated with the response to treatment. Nevertheless, neither the macrophage phenotypes present nor the influence of localization and hypoxia have been addressed in previous studies. Therefore, this work devoted to study the influence of TAMs, in particular of the M2 phenotype taking into account their localization (stroma or tumor) and the degree of hypoxia in the tumor (low or high) in BCG treatment outcome. The study included 99 bladder cancer patients treated with BCG. Tumors resected prior to treatment were evaluated using immunohistochemistry for CD68 and CD163 antigens, which identify a lineage macrophage marker and a M2-polarized specific cell surface receptor, respectively. Tumor hypoxia was evaluated based on HIF-1α expression. As a main finding it was observed that a high predominance of CD163+ macrophage counts in the stroma of tumors under low hypoxia was associated with BCG immunotherapy failure, possibly due to its immunosuppressive phenotype. This study further reinforces the importance the tumor microenvironment in the modulation of BCG responses.

O cancro da bexiga é um cancro urológico comum e a maioria tem origem no urotélio. Pacientes com risco intermediário e alto de recidiva / progressão do cancro da bexiga são tratados com instilação intravesical com Bacillus Calmette-Guérin (BCG), no entanto, aproximadamente 30% dos pacientes não respondem ao tratamento. No momento, não há biomarcadores para prever o resultado do tratamento e uma identificação precoce dos pacientes por terapias alternativas. O tratamento inicia uma cascata de citocinas responsáveis pelo recrutamento de macrófagos para o local do tumor que têm mostrado influenciar o resultado do tratamento. A terapia eficaz ao BCG necessita de ativação precisa da via imune Th1 associada com polarizados em macrófagos M1. No entanto, tumor-associated macrophages (TAMs) assumem um fenótipo M2 imunoregulador, tanto imunossupressivo ou angiogénico, que interferem em diferentes maneiras com a resposta imunológica antitumoral induzida por BCG. O macrófago M2 é influenciado por diferentes microambientes no estroma e do tumor. Em particular, o grau de hipoxia é responsável pelo recrutamento e diferenciação dos macrófagos para o fenótipo angiogénico M2 e pode estar relacionado com a resposta ao tratamento. No entanto, nem os fenótipos de macrófagos, nem a influência da localização e hipoxia foram abordados em estudos anteriores. Assim, este trabalho é dedicado ao estudo da influência de TAMs, em particular do fenótipo M2 tendo em conta a sua localização (estroma ou tumor) e o grau de hipoxia no tumor (baixa ou alta) em resultado do tratamento com BCG. O estudo incluiu 99 pacientes com cancro da bexiga tratados com BCG. Os tumores ressecados antes do tratamento foram avaliados usando imunohistoquímica para os antigénios CD68 e CD163, que identificam um marcador de linhagem de macrófagos e um receptor específico da superfície celular M2 polarizado, respectivamente. A hipoxia no tumor foi avaliada com base na expressão de HIF- 1α. Como principal conclusão, observou-se que uma elevada predominância de contagens CD163+ de macrófagos no estroma de tumores sob baixo nível de hipoxia foi associado com insuficiência da imunoterapia BCG, possivelmente devido ao seu fenótipo imunossupressor. Este estudo reforça ainda mais a importância do microambiente tumoral na modulação das respostas ao BCG.