Christoph Netzer (Göttingen; Heidelberg), Vanessa von Arps-Aubert (Göttingen), Igor Mačinković (Frankfurt a. M.), Jens von der Grün (Frankfurt a. M.; Zürich, CH), Stefan Küffer (Göttingen), Philipp Ströbel (Göttingen), Andreas von Knethen (Frankfurt a. M.), Andreas Weigert (Frankfurt a. M.), Dirk Beutner (Göttingen)
Background: Development and metastasis of head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) involve complex interactions between tumor cells and the microenvironment. Spatial cell arrangement significantly influences these interactions.
Methods: The spatial distribution of leukocyte subsets in HNSCC was analyzed by multiplex immunohistochemistry (IHC) and correlated with clinical outcome data. In addition, leukocyte subsets were classified using single-cell mRNA datasets and flow cytometry (FC).
Results: IHC revealed characteristic leukocyte distribution patterns based on CD68 and CD163 expression. CD68hiCD163lo and CD68hiCD163hi cells accumulated close to tumor foci, whereas CD68loCD163hi cells were more evenly distributed in the tumor stroma. PD-L1hi and PD-1hi cells accumulated predominantly near tumor foci. High PD-L1hi CD68hiCD163hi or PD-1hi T cell density near tumor sites correlated with improved survival. FC and RNA analysis showed a high heterogeneity of CD68/CD163 subsets. CD68hiCD163lo and CD68hiCD163hi cells were primarily macrophages (MΦ), while CD68loCD163hi cells were mainly formed by dendritic cells (DCs). Differentiation by CD64, CD80, CD163 and CD206 indicated a different polarization within macrophages (MΦ). MΦ expressed predominantly CD206 and little CD80. The opposite was observed in DCs.
Conclusion: Spatial distribution, cell interactions and surface protein expression indicate different roles of CD68/CD163 subsets in the HNSCC microenvironment. Whether PD-L1/PD-1 interactions positively or negatively affect survival depends on the type and localization of interacting cells. These results emphasize the relationship between the spatial distribution of leukocytes and the clinical presentation of HNSCC.
Hintergrund: Entwicklung und Metastasierung des Plattenepithelkarzinoms des Kopfes und Halses (HNSCC) involvieren komplexe Interaktionen zwischen Tumorzellen und der Mikroumgebung. Die räumliche Zellanordnung beeinflusst diese Interaktionen maßgeblich.
Methoden: Die räumliche Verteilung von Leukozyten-Subgruppen in HNSCC wurde mittels Multiplex-Immunhistochemie (IHC) untersucht und mit klinischen Verlaufsdaten korreliert. Zusätzlich wurden die Leukozyten-Subgruppen mittels Einzelzell-mRNA-Datensätzen und Durchflusszytometrie (FC) klassifiziert.
Ergebnisse: Die IHC ergab charakteristische Leukozyten-Verteilungsmuster basierend auf der CD68- und CD163-Expression. CD68hiCD163lo und CD68hiCD163hi Zellen akkumulierten nahe der Tumorherde, während CD68loCD163hi Zellen gleichmäßiger im Tumorstroma verteilt waren. PD-L1hi- und PD-1hi-Zellen häuften sich vorwiegend in der Nähe von Tumorherden an. Eine hohe PD-L1hi CD68hiCD163hi oder PD-1hi T-Zell-Dichte in Tumornähe korrelierte mit einem verbesserten Überleben. FC und RNA-Analyse zeigten eine hohe Heterogenität der CD68/CD163-Subgruppen. Bei CD68hiCD163lo- und CD68hiCD163hi-Zellen handelte es sich primär um Makrophagen (MΦ), während CD68loCD163hi-Zellen hauptsächlich durch dendritische Zellen (DCs) gebildet wurden. Die Differenzierung mittels CD64, CD80, CD163 und CD206 wies auf eine unterschiedliche Polarisierung innerhalb Makrophagen (MΦ) hin. MΦ exprimierten überwiegend CD206 und wenig CD80. Bei DCs war das Gegenteil zu beobachten.
Schlussfolgerung: Räumliche Verteilung, Zell-Interaktionen und Oberflächenproteinexpression deuten auf verschiedene Rollen der CD68/CD163-Subgruppen in der HNSCC-Mikroumgebung hin. Ob PD-L1/PD-1-Interaktionen das Überleben positiv oder negativ beeinflussen, hängt von der Art und Lokalisation der interagierenden Zellen ab. Diese Ergebnisse unterstreichen den Zusammenhang zwischen der räumlichen Verteilung von Leukozyten und dem klinischen Erscheinungsbild von HNSCC.
Die Autorinnen/Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht
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