Early Triple-Negative Breast Cancer: a spatial profiling approach to shed light on tumor microenvironment predictive value

Due to the lack of a proper targeted therapy, the interest in understanding the role of the tumor immune microenvironment (TIME) in the prognosis of patients with triple negative breast cancer (TNBC) has recently grown. Indeed, increasing evidence suggests a role for tumor infiltrating lymphocytes (TILs) density in determining patient outcome and response to chemotherapy. Notwithstanding, the presence of TILs may be only roughly informative on the state of immune activation, and a sizable proportion of TNBCs seems to harbor an immunosuppressive TIME. Indeed, besides TILs density, also their composition, functional status and spatial localization must be taken into account. In this project, we have performed a comprehensive spatial proteomic and transcriptomic profiling on formalin-fixed paraffin-embedded (FFPE) samples deriving from non-metastatic early-stage TNBC (eTNBC) patients receiving neoadjuvant chemotherapy (NACT). Analyses were carried out on both FFPE diagnostic core biopsies and surgical residual tumors. Quantitative multiplex immunofluorescence (mIF) was performed using a 9-color staining panel to characterize the main tumor-infiltrating immune populations and spatial cell-to-cell interactions. Moreover, spatial whole transcriptome profiling using the GeoMx Digital Spatial Profiler (DSP) has been performed on selected cell types. Phenotypic and transcriptional data were correlated with clinical endpoints to find predictive biomarkers of benefit in NACT-treated eTNBC patients.

Considerando la mancanza di una vera e propria terapia mirata, è recentemente cresciuto l’interesse nel capire il ruolo del microambiente immunitario tumorale (TIME) relativo alla prognosi di pazienti con tumore al seno triplo negativo (TNBC). Infatti, ci sono sempre più evidenze che suggeriscono un ruolo della densità dei linfociti infiltranti il tumore (TIL) nel determinare la prognosi dei pazienti e la loro risposta alla chemioterapia. Tuttavia, la presenza di TIL può essere solo approssimativamente informativa dello stato di attivazione immunitario, e una considerevole proporzione di casi TNBC sembra avere un TIME immunosoppressivo. Infatti, oltre alla densità dei TIL, si devono considerare anche la loro composizione, stato funzionale e localizzazione spaziale. In questo progetto abbiamo eseguito un profilo proteomico e trascrittomico spaziale completo su campioni fissati in formalina e inclusi in paraffina (FFPE) derivati da pazienti affetti da TNBC non metastatico allo stadio iniziale (eTNBC) trattati con chemioterapia neoadiuvante (NACT). Le analisi sono state condotte su biopsie diagnostiche e tumori residui chirurgici. Per caratterizzare le principali popolazioni immunitarie infiltranti il tumore e le interazioni cellula-cellula, è stata eseguita un’immunofluorescenza multipla quantitativa (mIF) usando un pannello di 9 colori. Inoltre, è stato effettuato un profilo trascrittomico spaziale completo su tipi cellulari selezionati usando il GeoMx Digital Spatial Profiler (DSP). I dati fenotipici e di trascrittomica sono stati correlati con endpoint clinici per trovare biomarcatori di beneficio in pazienti eTNBC trattati con NACT.