Strengthening immunomodulatory effects of an anti-tumor monoclonal antibody : study of effects of potentiating combination therapies and analysis of the mechanisms involved
Renforcement des effets immunomodulateurs d’un anticorps monoclonal anti-tumoral : étude des effets potentialisateurs de thérapies combinées et analyse des mécanismes impliqués
Résumé
Melanoma is the most aggressive form of skin cancer. Although early management is of good prognosis, the survival of patients decrease dramatically for metastatic stages. Despite the recent spectacular therapeutic advances, the major problem lies in resistance to treatment and relapse and the main challenge now is to develop an effective and sustainable control. Monoclonal antibodies (mAbs) have the ability to specifically target and eliminate tumor cells while recruiting cells from the immune system, to develop and / or enhance the immunity of the host with the development of a vaccinal immune response. In a solid tumor model of murine melanoma after subcutaneous transplantation of B16F10 cells, we investigated the immunomodulatory effect of TA99 mAb targeting a TYRP-1 surface antigen overexpressed in tumor melanocytes. Our results showed that about 30% of mice are protected in the long term and have an antitumoral humoral and cellular immune response. Moreover, the analysis of the immune infiltrate in mice that escape to the treatment with TA99 mAb and develop a tumor, shows an overexpression of PD-1 and Tim3 associated with a loss of effector cell functions within the tumor. This same phenotype has been observed in biopsies of patients with metastatic melanoma. Thus, blocking the PD-1 / PDL-1 axis by inoculation of an anti-PD1 mAb at the time of tumor escape potentiates the anti-tumor immune response and results in increased survival. However, the absence of complete regression suggests the establishment of other immunosuppressive pathways. Indeed we have observed an overexpression of CD39 and CD73 ectonucleotidases in the tumor microenvironment suggesting the involvement of adenosine in the resistance mechanisms observed and opening interesting perspectives for the concomitant blocking of this pathway and the PD1 / PDL-1 axis. Another strategy has been to improve the early immunomodulatory effects of TA99 mAb by combining it with oxaliplatin, a chemotherapy that promotes immunogenic death. Although the therapeutic combinations tested in this study showed encouraging in vivo effects with a significant delay in overall survival, no significant increase in the long-term anti-tumor response was observed, suggesting the establishment of other non-redundant immunosuppressive mechanisms or unsuitable combinations strategies. Both phenotypic and functional analysis of the different cellular actors of the tumor microenvironment will be a key step in the implementation of relevant combinations in association with the TA99 mAb. This work is highlighted by a phase I clinical trial (IMC-20D7S) using flanvotumab (human equivalent of mAb TA99) in 27 patients with metastatic melanoma that shows interesting clinical outcome without severe side effects, opening the way for the development of therapeutic combinations associated with this mAb.
Le mélanome est la forme la plus agressive des cancers de la peau. Si sa prise en charge à des stades précoces est de bon pronostic, l’espérance de vie des patients chute dramatiquement pour les stades métastatiques. Malgré les avancées thérapeutiques spectaculaires récentes, le problème majeur réside dans la résistance aux traitements et la récidive et le défi principal est désormais de tendre vers un contrôle efficace et durable. Les anticorps monoclonaux (AcM) ont la capacité de cibler et éliminer spécifiquement la cellule tumorale tout en recrutant des cellules du système immunitaire, permettant de développer et/ou renforcer l’immunité de l’hôte avec le développement d’une réponse immune anti-tumorale de type vaccinale. Dans un modèle de tumeur solide de mélanome murin après greffe sous-cutanée des cellules B16F10, nous avons étudié le potentiel immunomodulateur de l’AcM TA99 qui cible un antigène de surface TYRP-1 surexprimé dans les mélanocytes tumoraux. Nos résultats montrent qu’environ 30% des souris sont protégées sur le long-terme et présentent une réponse immunitaire humorale et cellulaire mémoire. Par ailleurs, l’analyse de l’infiltrat immunitaire chez les souris qui échappent au traitement par l’AcM TA99 et qui développent une tumeur à plus ou moins long terme, montre une surexpression de PD-1 et Tim3 associée à une perte de fonctionnalité des cellules effectrices au sein de la tumeur. Ce même phénotype a été observé sur des biopsies de patients atteints de mélanome métastatique. Nous montrons aussi dans le cadre de ce travail que, le blocage de l’axe PD1/PD-L1 par inoculation d’un AcM anti-PD1 au moment de l’échappement, potentialise la réponse immunitaire anti-tumorale et entraîne une augmentation de la survie. Cependant, l’absence de régression complète suggère la mise en place d’autres voies immunosuppressives. En effet nous avons observé une surexpression des ectonucleotidases CD39 et CD73 dans le micro-environnement tumoral suggérant l’implication de l’adénosine dans la résistance au traitement de l’AcM TA99 plus l’α-PD-1. Ce résultat ouvre des perspectives intéressantes pour le blocage concomitant la voie de l’adénosine et de l’axe PD1/PD-L1. Une autre stratégie a consisté à améliorer les effets immunomodulateurs précoces de l’AcM TA99 en le combinant avec l’oxaliplatine, chimiothérapie favorisant la mort immunogénique. Bien que les combinaisons thérapeutiques testées dans cette étude montrent des effets in vivo encourageants avec un délai significatif dans la survie globale, aucune augmentation significative de la réponse anti-tumorale sur le long terme n’a pu être observée, suggérant la mise en place d’autres voies immunosuppressives non redondantes ou des stratégies de combinaisons non adaptées. Une analyse dynamique approfondie, tant phénotypique que fonctionnelle, des différents acteurs cellulaires du micro-environnement tumoral sera une étape clé dans la mise en place de combinaisons pertinentes en association avec l’AcM TA99. Ce travail prend d’autant plus d’intérêt qu’un essai clinique de phase I (IMC-20D7S) utilisant le flanvotumab (équivalent humain de l’AcM TA99) réalisé chez 27 patients atteints de mélanome métastatique, montre des effets cliniques intéressants sans effets secondaires sévères, ouvrant la voie au développement de combinaisons thérapeutiques associées à cet AcM.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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