Penile squamous cell carcinoma: Study of clinicopathological and molecular factors implicated in its pathogenesis and prognosis

Abstract

Introducción: el carcinoma escamo (CE) de pene es un tumor con gran capacidad metastásica y elevada morbimortalidad. El papel patogénico del virus del papiloma humano (VPH) y su vinculación con la expresión de p16 en el CE de pene no están bien establecidos, siendo necesarias nuevas investigaciones. Por otro lado, el conocimiento de la implicación de la vía de señalización mTOR en su desarrollo también es muy limitado. Objetivos: 1. Aportar nuevos datos sobre la prevalencia de VPH en una serie de neoplasias intraepiteliales de pene (PeIN) y CE invasivos de una población mediterránea y correlacionar los resultados con el subtipo histológico, la expresión inmunohistoquímica de p16 y el pronóstico. 2. Investigar la implicación de la vía de señalización mTOR en el CE de pene, haciendo énfasis en su utilidad como biomarcador pronóstico y diana terapéutica. 3. Evaluar el papel de la sobreexpressión de p53 en CE de pene y correlacionarlo con el estatus de VPH y otros datos clínico-patológicos. Material and método: incluimos de forma retrospectiva un total de 82 CE de pene (69 invasivos y 13 PeIN). La detección del VPH se realizó mediante PCR del ADN obtenido del material parafinado utilizando cebadores de amplio espectro (SPF-10), seguido de enzimoinmunoanálisis de ADN y genotipado por reverse hybridisation line probe assay (RHLPA). Construimos microarrays tisulares con muestras de área de tumor invasivo e intraepitelial, epitelio normal adyacente y los ganglios metástasicos disponibles. Realizamos inmunotinciones con anticuerpos dirigidos frente a p16, p53, pmTOR, pERK, p4E-BP1, eIF4E y peIF4E. La expresión se valoró de forma semicuantitativa con un H-score de 0 a 300. El análisis estadístico se realizó utilizando el programa SPSS. Resultados: identificamos ADN de VPH en el 28% de los CE invasivos y 90% de los PeIN. En un 80% de estos casos hallamos el subtipo 16. La presencia de VPH de alto riesgo se correlacionó con los CE de tipo basaloide y condilomatoso. Además, la mayoría de tumores VPH-positivo presentaba un PeIN indiferenciado adyacente. La expresión intensa de p16 demostró ser un buen marcador de la infección por VPH de alto riesgo y de PeIN indiferenciado. Los tumores VPH y p16 positivos mostraron una tendencia a presentar una mejor supervivencia. Las células tumorales sobreexpresaban pmTOR, p4E-BP1, eIF4E y peIF4E al compararlas con el tejido normal adyacente, lo que indica una activación de la vía mTOR en la patogénesis de CE de pene. Además, la sobreexpresión de pmTOR, peIF4E y p53 se asoció de forma significativa a mal pronóstico (recurrencia, metástasis o muerte por el tumor). La sobreexpresión de pmTOR y p53 se asoció a tumores VPH negativos. Conclusiones: Nuestros resultados apoyan la hipótesis de la bimodalidad en la patogenia del CE de pene, diferenciando aquellos tumores VPH positivos de los negativos. Además, la mayoría de los tumores VPH positivos se desarrollan sobre un PeIN indiferenciado. La tinción inmunohistoquímica de p16 es útil para identificar los tumores VPH de alto riesgo positivos, así como aquellos con un comportamiento menos agresivo. La activación de mTOR participa en la progresión tumoral y contribuye a la agresividad del CE de pene. La utilización de medicamentos dirigidos contra mTOR u otras dianas moleculares de esta vía, como por ejemplo peIF4E, puede suponer una estrategia terapéutica innovadora y eficaz. Finalmente, la sobreexpresión de p53 es un marcador excelente de mal pronóstico.

Introduction: Penile squamous cell carcinoma (SCC) is a tumor with a high metastatic potential. In penile SCC the attributable fraction to human papillomavirus (HPV) infection is not well established, and the usefulness of p16INK4a immunohistochemical expression as a surrogate marker of high-risk HPV (hrHPV) infection needs further investigation. There is also very limited data about the role of mTOR signaling pathway in penile SCC carcinogenesis. Aims: 1. To provide novel data about the prevalence of HPV infection in a large series of penile intraepithelial neoplasia (PeIN) and invasive penile SCC from a Mediterranean population, correlating the results with the histologic subtype, p16INK4a immunostaining, and prognosis. 2. To assess a possible role of mTOR signaling pathway as potential predictive biomarker of outcome and therapeutic target for penile cancer. 3. To evaluate the role of abnormal p53 expression in penile SCC and correlate it with HPV status and other clinico-pathological data. Material and methods: A total of 82 penile SCC were retrospectively included in the study, 69 invasive and 13 PeINs. HPV detection was performed by PCR with SPF-10 broad-spectrum primers followed by DNA enzyme immunoassay and genotyping with a reverse hybridization line probe assay. Tissue microarrays were constructed including invasive tumors, PeINs, matched normal tissues, and 8 lymph node metastases. Immunohistochemical staining was performed for p16 INK4a, p53, phosphorylated (p) mTOR, pERK, p4E-BP1, eIF4E and peIF4E. The expression was evaluated using a semiquantitative score on a scale from 0 to 300 (H-score). Statistical analysis was performed using Windows Statistical Package for Social Sciences version 17 (SPSS, Chicago, IL). Results: HPV DNA was identified in 28% of invasive penile SCC and 90% of PeINs. In 80% of cases HPV-16 was identified. High-risk HPV was associated with some histologic subtypes (mostly basaloid and warty). Moreover, most hrHPV-positive tumors had an adjacent undifferentiated PeIN. Strong p16INK4a immunostaining correlated with hrHPV infection and undifferentiated PeIN. Both hrHPV-positive and p16INK4a-positive tumors showed a better overall survival without reaching statistical significance. PmTOR, p4E-BP1, eIF4E and peIF4E expression were increased in penile tumors when compared with normal tissues, indicating an activation of mTOR signaling in penile tumorigenesis. Moreover, pmTOR, peIF4E and p53 overexpression were significantly associated with poor outcome (recurrence, metastases and/or disease-specific death). PmTOR and an intense p53 expression were associated with HPV-negative tumors. Conclusions: Our results give support to the bimodal etiopathogenic hypothesis that distinguishes two different subsets of penile SCC (HPV-related penile SCC and penile SCC nonrelated to HPV). Moreover, most hrHPVpositive penile SCC develop from an undifferentiated hrHPV-positive PeIN. P16INK4a immunostaining may be useful in identifying both etiologically related hrHPV positive tumors and those with better outcome. Activation of mTOR signaling may contribute to tumor progression and aggressive behavior in penile SCC. Targeting mTOR or its downstream signaling targets such as peIF4E may be a valid therapeutic strategy. P53 is an excellent marker of poor outcome.