Lentiviral vector-based tumor vaccines to expand and activate tumor-reactive T cells

Le metastasi epatiche sono associate a una prognosi sfavorevole e sono spesso la causa di morte nei pazienti oncologici. Mentre i tumori primari sono spesso resettabili chirurgicamente, le metastasi epatiche non lo sono e i trattamenti antitumorali classici non sono efficaci. L'ambiente immunitario del fegato è programmato verso l'ipo-reattività, e si ritiene che lo stato generale di immunosoppressione di questo organo favorisca il processo di metastatizzazione e la progressione tumorale. In particolare, è stato dimostrato che le metastasi epatiche promuovono l'apoptosi delle cellule T specifiche per il tumore, e ciò determina una perdita sistemica di cellule T e di conseguenza una minore efficacia dell'immunoterapia. Questo evidenzia la necessità di sviluppare nuovi approcci terapeutici volti a consentire l'attivazione di risposte immunitarie antitumorali direttamente nel fegato. In questo lavoro abbiamo sviluppato un nuovo tipo di immunoterapia basata su vettori lentivirali, che consente il delivery simultaneo di antigeni tumorali (TA) e citochine in modo selettivo ai macrofagi epatici. L'efficacia terapeutica di questa strategia (chiamata Combo 3x) è stata studiata in modelli murini di metastasi epatiche ottenuti mediante iniezione intraepatica o intrasplenica di cellule tumorali. Abbiamo dimostrato l’efficacia terapeutica di Combo 3x in diversi modelli murini di metastasi epatiche da tumore al colon retto e melanoma, sfruttando antigeni surrogati, neoantigeni o antigeni espressi in maniera specifica dalle cellule tumorali. In tal modo, abbiamo dimostrato che la somministrazione sistemica di Combo 3x porta ad un miglioramento significativo del controllo della crescita tumorale, e in alcuni topi, a completa eliminazione delle metastasi epatiche. Questo effetto è associato all'induzione di cellule T CD8+ specifiche per il tumore oltre che ad un'ampia riprogrammazione delle cellule mieloidi e linfoidi del fegato. Nel parenchima epatico e nelle metastasi epatiche dei topi trattati con Combo 3x, abbiamo osservato una maggiore infiltrazione di cellule T CD8+, comprese le cellule T CD8+ che riconoscono il tumore. Inoltre, la co-somministrazione di a-PD-1 con Combo 3x ha ulteriormente migliorato il fenotipo delle cellule T CD8+ specifiche per il TA, consentendo un maggiore controllo del tumore. In sintesi, abbiamo dimostrato che la somministrazione simultanea di antigeni tumorali e citochine ai macrofagi epatici, in topi con metastasi al fegato, riprogramma il microambiente epatico e consente la generazione di cellule T CD8+ specifiche per il tumore, portando ad un maggior controllo alla sua eradicazione

Liver metastases are associated with unfavorable prognosis and are often the cause of death in cancer patients. Whereas primary tumors are often surgically resettable, liver metastases are not, and classical anti-cancer treatments are not effective. The liver immune environment is naturally programmed towards hypo-responsiveness, and it is believed that the general immune-suppressed state of this organ favors metastatic seeding and cancer progression. Notably, it has been shown that liver metastases promote tumor antigen-specific T cell apoptosis, which results in systemic loss of T cells and consequently diminished efficacy of immunotherapy. This highlights the need to develop novel therapeutic approaches aimed at enabling the activation of anti-tumoral immune responses directly within the liver. In this work we designed a new type of LV-based immunotherapy, which allows simultaneous delivery of tumor antigens (TA) and immune activating cytokines selectively to liver macrophages (hereon Combo 3x). Therapeutic efficacy of Combo 3x was investigated in distinct mouse models of liver metastases obtained by intrahepatic or intrasplenic injection of cancer cells. We used MC38-OVA cells, a colorectal cancer (CRC) cell line engineered to express the surrogate TA ovalbumin (OVA); B16 cells, a melanoma cell line expressing the tumor-associated antigen TRP-2; and AKTPF cells, a cell line of CRC in which we identified tumor neoantigens exploiting whole exome sequencing, RNA sequencing and bioinformatic predictions. We found that systemic delivery of Combo 3x resulted in significant improvement in tumor control, with some mice completely eradicating liver metastases. This was associated with induction of TA-specific CD8+ T cells and with extensive reprogramming of liver myeloid and lymphoid cells. In the liver parenchyma as well as in the liver metastases from Combo 3x treated mice, we observed enhanced infiltration of CD8+ T cells, including TA-reactive CD8+ T cells, which displayed phenotypic features associated with progenitor exhausted CD8+ T cells (PEX). Of note, co-administration of a-PD-1 with Combo 3x further ameliorated the phenotype of TA-specific CD8+ T cells enabling enhanced tumor control. In summary, we found that simultaneous gene-based delivery of tumor antigens and cytokines to liver macrophages, in mice hosting established liver metastasis, enables the generation of tumor specific CD8+ T cells leading to tumor eradication