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Erschienen in: Annals of Surgical Oncology 3/2024

13.12.2023 | Translational Research

Cancer-Associated Fibroblasts Together with a Decline in CD8+ T Cells Predict a Worse Prognosis for Breast Cancer Patients

verfasst von: Hyung Suk Kim, MD, PhD, Yung-Kyun Noh, PhD, Kyueng-Whan Min, MD, PhD, Dong-Hoon Kim, MD, PhD, Mi Jung Kwon, MD, PhD, Jung Soo Pyo, MD, PhD, Jeong-Yeon Lee, PhD

Erschienen in: Annals of Surgical Oncology | Ausgabe 3/2024

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Abstract

Background

Cancer-associated fibroblasts (CAFs) play a crucial role in tumor microenvironment regulation and cancer progression. This study assessed the significance and predictive potential of CAFs in breast cancer prognosis.

Methods

The study included 1503 breast cancer patients. Cancer-associated fibroblasts were identified using morphologic features from hematoxylin and eosin slides. The study analyzed clinicopathologic parameters, survival rates, immune cells, gene sets, and prognostic models using gene-set enrichment analysis, in silico cytometry, pathway analysis, in vitro drug-screening, and gradient-boosting machine (GBM)-learning.

Results

The presence of CAFs correlated significantly with young age, lymphatic invasion, and perineural invasion. In silico cytometry showed altered leukocyte subsets in the presence of CAFs, with decreased CD8+ T cells. Gene-set enrichment analysis showed associations with critical processes such as the epithelial-mesenchymal transition and immune modulation. Drug sensitivity analysis in breast cancer cell lines with varying fibroblast activation protein-α expression suggested that CAF-targeted therapies might enhance the efficacy of certain anticancer drugs including ARRY-520, ispinesib-mesylate, paclitaxel, and docetaxel. Integrating CAF presence with machine-learning improved survival prediction. For breast cancer patients, CAFs were independent prognostic markers for worse disease-specific survival and disease-free survival.

Conclusion

This study highlighted the significance of CAFs in breast cancer biology and provided compelling evidence of their impact on patient outcomes and treatment response. The findings offer valuable insights into the potential of CAFs as prognostic and predictive biomarkers and support the development of CAF-targeted therapies to improve breast cancer management.
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Literatur
2.
Zurück zum Zitat Luond F, Tiede S, Christofori G. Breast cancer as an example of tumour heterogeneity and tumour cell plasticity during malignant progression. Brit J Cancer. 2021;125:164–75.CrossRefPubMedPubMedCentral Luond F, Tiede S, Christofori G. Breast cancer as an example of tumour heterogeneity and tumour cell plasticity during malignant progression. Brit J Cancer. 2021;125:164–75.CrossRefPubMedPubMedCentral
3.
Zurück zum Zitat Son B, Lee S, Youn H, Kim E, Kim W, Youn B. The role of tumor microenvironment in therapeutic resistance. Oncotarget. 2017;8:3933–45.CrossRefPubMed Son B, Lee S, Youn H, Kim E, Kim W, Youn B. The role of tumor microenvironment in therapeutic resistance. Oncotarget. 2017;8:3933–45.CrossRefPubMed
4.
Zurück zum Zitat Costa A, Kieffer Y, Scholer-Dahirel A, et al. Fibroblast heterogeneity and immunosuppressive environment in human breast cancer. Cancer Cell. 2018;33(463–479):e410. Costa A, Kieffer Y, Scholer-Dahirel A, et al. Fibroblast heterogeneity and immunosuppressive environment in human breast cancer. Cancer Cell. 2018;33(463–479):e410.
5.
Zurück zum Zitat Borriello L, Nakata R, Sheard MA, et al. Cancer-associated fibroblasts share characteristics and protumorigenic activity with mesenchymal stromal cells. Cancer Res. 2017;77:5142–57.CrossRefPubMedPubMedCentral Borriello L, Nakata R, Sheard MA, et al. Cancer-associated fibroblasts share characteristics and protumorigenic activity with mesenchymal stromal cells. Cancer Res. 2017;77:5142–57.CrossRefPubMedPubMedCentral
6.
Zurück zum Zitat Mhaidly R, Mechta-Grigoriou F. Fibroblast heterogeneity in tumor micro-environment: role in immunosuppression and new therapies. Semin Immunol. 2020;48:101417.CrossRefPubMed Mhaidly R, Mechta-Grigoriou F. Fibroblast heterogeneity in tumor micro-environment: role in immunosuppression and new therapies. Semin Immunol. 2020;48:101417.CrossRefPubMed
7.
8.
Zurück zum Zitat Erdogan B, Webb DJ. Cancer-associated fibroblasts modulate growth factor signaling and extracellular matrix remodeling to regulate tumor metastasis. Biochem Soc Trans. 2017;45:229–36.CrossRefPubMedPubMedCentral Erdogan B, Webb DJ. Cancer-associated fibroblasts modulate growth factor signaling and extracellular matrix remodeling to regulate tumor metastasis. Biochem Soc Trans. 2017;45:229–36.CrossRefPubMedPubMedCentral
10.
Zurück zum Zitat Zhao ZH, Li TM, Yuan Y, Zhu YM. What is new in cancer-associated fibroblast biomarkers? Cell Commun Signal. 2023;21:1.CrossRef Zhao ZH, Li TM, Yuan Y, Zhu YM. What is new in cancer-associated fibroblast biomarkers? Cell Commun Signal. 2023;21:1.CrossRef
11.
Zurück zum Zitat Wei J, Wang M, Li G. Cancer-associated fibroblasts, and clinicopathological characteristics and prognosis of gastric cancer: a systematic review and meta-analysis. Front Oncol. 2023;13:1048922.CrossRefPubMedPubMedCentral Wei J, Wang M, Li G. Cancer-associated fibroblasts, and clinicopathological characteristics and prognosis of gastric cancer: a systematic review and meta-analysis. Front Oncol. 2023;13:1048922.CrossRefPubMedPubMedCentral
12.
Zurück zum Zitat Min KW, Kim DH, Noh YK, Son BK, Kwon MJ, Moon JY. Cancer-associated fibroblasts are associated with poor prognosis in solid type of lung adenocarcinoma in a machine learning analysis. Sci Rep. 2021;11:16779.ADSCrossRefPubMedPubMedCentral Min KW, Kim DH, Noh YK, Son BK, Kwon MJ, Moon JY. Cancer-associated fibroblasts are associated with poor prognosis in solid type of lung adenocarcinoma in a machine learning analysis. Sci Rep. 2021;11:16779.ADSCrossRefPubMedPubMedCentral
13.
Zurück zum Zitat Feng B, Wu J, Shen B, Jiang F, Feng J. Cancer-associated fibroblasts and resistance to anticancer therapies: status, mechanisms, and countermeasures. Cancer Cell Int. 2022;22:166.CrossRefPubMedPubMedCentral Feng B, Wu J, Shen B, Jiang F, Feng J. Cancer-associated fibroblasts and resistance to anticancer therapies: status, mechanisms, and countermeasures. Cancer Cell Int. 2022;22:166.CrossRefPubMedPubMedCentral
14.
Zurück zum Zitat Thedinga K, Herwig R. A gradient tree boosting and network propagation derived pan-cancer survival network of the tumor microenvironment. iScience. 2022;25:103617.ADSCrossRefPubMed Thedinga K, Herwig R. A gradient tree boosting and network propagation derived pan-cancer survival network of the tumor microenvironment. iScience. 2022;25:103617.ADSCrossRefPubMed
15.
Zurück zum Zitat Ji GW, Jiao CY, Xu ZG, Li XC, Wang K, Wang XH. Development and validation of a gradient-boosting machine to predict prognosis after liver resection for intrahepatic cholangiocarcinoma. BMC Cancer. 2022;22:258.CrossRefPubMedPubMedCentral Ji GW, Jiao CY, Xu ZG, Li XC, Wang K, Wang XH. Development and validation of a gradient-boosting machine to predict prognosis after liver resection for intrahepatic cholangiocarcinoma. BMC Cancer. 2022;22:258.CrossRefPubMedPubMedCentral
16.
Zurück zum Zitat Thorsson V, Gibbs DL, Brown SD, et al. The immune landscape of cancer. Immunity. 2018;48(812–830):e814. Thorsson V, Gibbs DL, Brown SD, et al. The immune landscape of cancer. Immunity. 2018;48(812–830):e814.
17.
Zurück zum Zitat Peng X, Chen Z, Farshidfar F, et al. Molecular characterization and clinical relevance of metabolic expression subtypes in human cancers. Cell Rep. 2018;23(255–269):e254. Peng X, Chen Z, Farshidfar F, et al. Molecular characterization and clinical relevance of metabolic expression subtypes in human cancers. Cell Rep. 2018;23(255–269):e254.
18.
Zurück zum Zitat Liu J, Lichtenberg T, Hoadley KA, et al. An integrated TCGA pan-cancer clinical data resource to drive high-quality survival outcome analytics. Cell. 2018;173(400–416):e411. Liu J, Lichtenberg T, Hoadley KA, et al. An integrated TCGA pan-cancer clinical data resource to drive high-quality survival outcome analytics. Cell. 2018;173(400–416):e411.
19.
Zurück zum Zitat Consortium GT. The genotype-tissue expression (GTEx) project. Nat Genet. 2013;45:580–5.CrossRef Consortium GT. The genotype-tissue expression (GTEx) project. Nat Genet. 2013;45:580–5.CrossRef
20.
Zurück zum Zitat Goldhirsch A, Wood WC, Coates AS, et al. Strategies for subtypes: dealing with the diversity of breast cancer: highlights of the St. Gallen international expert consensus on the primary therapy of early breast cancer 2011. Ann Oncol. 2011;22:1736–47.CrossRefPubMedPubMedCentral Goldhirsch A, Wood WC, Coates AS, et al. Strategies for subtypes: dealing with the diversity of breast cancer: highlights of the St. Gallen international expert consensus on the primary therapy of early breast cancer 2011. Ann Oncol. 2011;22:1736–47.CrossRefPubMedPubMedCentral
21.
Zurück zum Zitat Subramanian A, Tamayo P, Mootha VK, et al. Gene set enrichment analysis: a knowledge-based approach for interpreting genome-wide expression profiles. Proc Natl Acad Sci USA. 2005;102:15545–50.ADSCrossRefPubMedPubMedCentral Subramanian A, Tamayo P, Mootha VK, et al. Gene set enrichment analysis: a knowledge-based approach for interpreting genome-wide expression profiles. Proc Natl Acad Sci USA. 2005;102:15545–50.ADSCrossRefPubMedPubMedCentral
22.
23.
Zurück zum Zitat Bindea G, Galon J, Mlecnik B. CluePedia Cytoscape plugin: pathway insights using integrated experimental and in silico data. Bioinformatics. 2013;29:661–3.CrossRefPubMedPubMedCentral Bindea G, Galon J, Mlecnik B. CluePedia Cytoscape plugin: pathway insights using integrated experimental and in silico data. Bioinformatics. 2013;29:661–3.CrossRefPubMedPubMedCentral
24.
Zurück zum Zitat Bindea G, Mlecnik B, Hackl H, et al. ClueGO: a Cytoscape plug-in to decipher functionally grouped gene ontology and pathway annotation networks. Bioinformatics. 2009;25:1091–3.CrossRefPubMedPubMedCentral Bindea G, Mlecnik B, Hackl H, et al. ClueGO: a Cytoscape plug-in to decipher functionally grouped gene ontology and pathway annotation networks. Bioinformatics. 2009;25:1091–3.CrossRefPubMedPubMedCentral
25.
26.
Zurück zum Zitat Yang W, Soares J, Greninger P, et al. Genomics of Drug Sensitivity in Cancer (GDSC): a resource for therapeutic biomarker discovery in cancer cells. Nucleic Acids Res. 2013;41(database issue):D955–61.PubMed Yang W, Soares J, Greninger P, et al. Genomics of Drug Sensitivity in Cancer (GDSC): a resource for therapeutic biomarker discovery in cancer cells. Nucleic Acids Res. 2013;41(database issue):D955–61.PubMed
27.
29.
31.
Zurück zum Zitat Guo X, Chen M, Cao L, et al. Cancer-associated fibroblasts promote migration and invasion of non-small cell lung cancer cells via miR-101-3p-mediated VEGFA secretion and AKT/eNOS pathway. Front Cell Dev Biol. 2021;9:764151.CrossRefPubMedPubMedCentral Guo X, Chen M, Cao L, et al. Cancer-associated fibroblasts promote migration and invasion of non-small cell lung cancer cells via miR-101-3p-mediated VEGFA secretion and AKT/eNOS pathway. Front Cell Dev Biol. 2021;9:764151.CrossRefPubMedPubMedCentral
32.
Zurück zum Zitat Sahai E, Astsaturov I, Cukierman E, et al. A framework for advancing our understanding of cancer-associated fibroblasts. Nat Rev Cancer. 2020;20:174–86.CrossRefPubMedPubMedCentral Sahai E, Astsaturov I, Cukierman E, et al. A framework for advancing our understanding of cancer-associated fibroblasts. Nat Rev Cancer. 2020;20:174–86.CrossRefPubMedPubMedCentral
34.
Zurück zum Zitat Gao C, Liu F, Ye Q, Guo A. Cancer-associated fibroblasts affect tumor metabolism and immune microenvironment in gastric cancer and identification of its characteristic genes. J Oncol. 2023;2023:1424589.CrossRefPubMedPubMedCentral Gao C, Liu F, Ye Q, Guo A. Cancer-associated fibroblasts affect tumor metabolism and immune microenvironment in gastric cancer and identification of its characteristic genes. J Oncol. 2023;2023:1424589.CrossRefPubMedPubMedCentral
35.
Zurück zum Zitat Hu D, Li Z, Zheng B, et al. Cancer-associated fibroblasts in breast cancer: challenges and opportunities. Cancer Commun London. 2022;42:401–34.CrossRef Hu D, Li Z, Zheng B, et al. Cancer-associated fibroblasts in breast cancer: challenges and opportunities. Cancer Commun London. 2022;42:401–34.CrossRef
37.
38.
Zurück zum Zitat Yu WX, Li YK, Xu MF, et al. Kinesin-5 Eg5 is essential for spindle assembly, chromosome stability, and organogenesis in development. Cell Death Discov. 2022;13:8. Yu WX, Li YK, Xu MF, et al. Kinesin-5 Eg5 is essential for spindle assembly, chromosome stability, and organogenesis in development. Cell Death Discov. 2022;13:8.
39.
Zurück zum Zitat El-Nassan HB. Advances in the discovery of kinesin spindle protein (Eg5) inhibitors as antitumor agents. Eur J Med Chem. 2013;62:614–31.CrossRefPubMed El-Nassan HB. Advances in the discovery of kinesin spindle protein (Eg5) inhibitors as antitumor agents. Eur J Med Chem. 2013;62:614–31.CrossRefPubMed
Metadaten
Titel
Cancer-Associated Fibroblasts Together with a Decline in CD8+ T Cells Predict a Worse Prognosis for Breast Cancer Patients
verfasst von
Hyung Suk Kim, MD, PhD
Yung-Kyun Noh, PhD
Kyueng-Whan Min, MD, PhD
Dong-Hoon Kim, MD, PhD
Mi Jung Kwon, MD, PhD
Jung Soo Pyo, MD, PhD
Jeong-Yeon Lee, PhD
Publikationsdatum
13.12.2023
Verlag
Springer International Publishing
Erschienen in
Annals of Surgical Oncology / Ausgabe 3/2024
Print ISSN: 1068-9265
Elektronische ISSN: 1534-4681
DOI
https://doi.org/10.1245/s10434-023-14715-6

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