Chemotherapy induces tumor metastasis and dormancy

Chemotherapy is widely used as a systemic treatment modality in cancer patients and provides survival benefits for a significant fraction of treated patients H However, some patients suffer from cancer relapse and rapidly progress to metastasis, suggesting that following chemotherapy their residual tumor developed a more aggressive phenotype 4 5. Although some molecular mechanisms involved in chemo-resistance and chemotherapy-induced metastatic relapse have been reported, more investigations and understanding of these processes are necessary before any translation into the clinic might be considered. By using the syngeneic metastatic 4T1 murine breast cancer model, we observed that chemotherapy treatment and selection of chemotherapy-resistant cancer cells in vitro can induces two opposite phenotypes: a dormant one and a relapsing-metastatic one. Previous studies in our laboratory demonstrated that irradiation of mammary gland promotes tumor metastasis, at least in part, by inducing the recruitment of CD11b+ cells to both the primary tumor and the lungs at a pre-metastatic stage. In this study we found that CD11b+ cells may also play important roles in chemotherapy-induced tumor metastasis and dormancy in vivo. Tumor cells expressing the stem cell marker Sca-1 were enriched by chemotherapy treatment in vitro, as well as in tumor metastasis in vivo. Furthermore, tumor-derived CD11b+ cells were capable to maintain and expand this population in vitro. These results suggest that the expansion of a tumor cell population with stem cell features might be a mechanism by which chemotherapy induces metastasis. On the other hand, the same drug treatment in vitro generated resistant cells with a dormant phenotype. Dormant tumor cells were able to induce an in vivo immune- inflammatory response in the draining lymph node, which is normally absent due to the immunosuppressive effects of tumor-recruited myeloid derived- suppressor cells (MDSCs). Genome-wide gene expression analysis revealed the enrichment of invasion and metastasis-related genes in the relapsing metastatic tumor cells and immune response-related genes in the dormant tumor cells. Interestingly, CD11b+ cells derived from the microenvironment of growing-metastatic tumors, but not CD11b+ cells derived from the spleen of tumor-free mice, were able to instigate outgrowth of dormant tumor cells in vivo. Also, dormant cells formed growing and metastatic tumors when injected into immune-compromised NGS mice. These results point to a role of chemotherapy in enabling treated tumor cells to acquire immune response-inducing capabilities, while impairing the recruitment of CD11b+ cells and their differentiation into an immune-suppressive cell. The molecular mechanisms underneath these effects are being further investigated. In conclusion, results obtained in this model indicate that chemotherapy can induce a dormant phenotype in cancer cells and that this state of dormancy can be broken by MDSCs educated by relapsing tumors. Understanding the mechanism beyond these effects, in particular unraveling the genetic or epigenetic determinants of dormancy vs relapse, might open the way to therapies aimed and maintaining residual cells escaping chemotherapy in a state of sustained dormancy. - La chimiothérapie est un traitement systémique largement utilisé chez les patients cancéreux qui donne un avantage de survie significatif pour une bonne partie de patients traités (1-3). Cependant, certains patients souffrent d'une rechute et progressent ensuite vers la métastase. Ceci suggère que leur tumeur résiduelle a développé un phénotype agressif suite à la chimiothérapie (4-5). Bien que certains mécanismes moléculaires impliqués dans la chimiorésistance et la rechute métastatique ont été identifiés, d'avantage d'études sont nécessaires afin de mieux comprendre ce phénomène et de développer des nouvelles thérapies cliniques. En utilisant un modèle syngénique de cancer du sein métastatique chez la sourie (4T1), nous avons observé que la sélection des cellules cancéreuses résistantes à la chimiothérapie in vitro peut induire deux phénotypes opposés: un phénotype de dormance et un phénotype de progression métastatique. Une étude précédente issue de notre laboratoire a démontré que l'irradiation de la glande mammaire favorise la métastase de tumeurs recourants suite au recrutement de cellules CD11b+ dans la tumeur primaire et dans les poumons pré-métastatiques. Dans notre étude nous avons constaté que les cellules CD11b+ peuvent également jouer un rôle important dans la formation de métastases induites par la chimiothérapie ainsi que dans le maintien de la dormance in vivo. Nous avons également observé un enrichissement de cellules tumorales exprimant le marqueur de cellule souche Sca-1 parmi les cellules tumorales résistantes à la chimiothérapie et dans les cellules qui on formé des métastases in vivo. Des cellules CD11b+ dérivées du microenvironnement tumorale favorisent l'expansion de la population de cellules tumorales Sca-1+ in vitro. Ces résultats suggèrent que l'expansion d'une population de cellules tumorales avec des caractéristiques de cellules souches pourrait constituer un mécanisme par lequel la chimiothérapie induit des métastases dans des tumeurs récurrentes. D'autre part le même traitement de chimiothérapie peut générer des cellules résistantes avec un phénotype dormant. Les expériences in vivo indiquent que les cellules tumorales dormantes induisent une réponse immunitaire inflammatoire dans le ganglion lymphatique de drainage, qui est normalement réprimée par des cellules myéloïdes suppressives de tumeur (MDSC). Une analyse d'expression de gènes a révélé l'enrichissement de gènes liés à l'invasion et à la métastase dans les cellules tumorales récurrentes et des gènes liés à la réponse immunitaire dans les cellules tumorales dormantes. Les cellules CD11b+ issues du microenvironnement des tumeurs récurrents ont incité la croissance des cellules tumorales dormantes in vivo, tandis que les cellules CD11b+ dérivées de la rate de souris non porteuses de tumeur ne l'étaient pas. Les mécanismes moléculaires sous-jacents restent à découvrir. En conclusion, les résultats obtenus dans ce modèle indiquent que la chimiothérapie pourrait favoriser non seulement l'induction d'une dormance cellulaire, mais également que les cellules dormantes seraient adroits de induire une réponse immunitaire capable les maintenir dans un état de dormance prolongé. Un déséquilibre dans cette réponse immunitaire pourrait des lors briser cet état de dormance et induire une progression tumorale. Comprendre les mécanismes responsables de ces effets, en particulier l'identification des déterminants génétiques ou épigénétiques liés à la dormance vs la rechute, pourraient ouvrir la voie à des nouvelles thérapies visant le maintien d'un état de dormance permanente des cellules résiduelles après chimiothérapie.

JTM's Tumor immunology goes broad: announcing the Immunobiology and Immunotherapy section.

For the last four years the Journal of Translational Medicine (JTM) has hosted the Section of Tumor Immunology and Biological Cancer Therapy. Under the editorial leadership of Dr. Pedro Romero and with the direct support of the Society for Immunotherapy of Cancer (SITC), this section enriched the communication between basic immunological sciences and the clinical investigation arena in oncology. We are re-launching this Section of JTM, now entitled Immunobiology and Immunotherapy, succeeding Tumor Immunology and Biological Cancer Therapy. While aiming to build on the editorial success and focus of its predecessor, this novel Section will have a broader scope, hosting translational immunology topics pertaining to immunotherapy beyond oncology, including disciplines such as inflammation, autoimmunity, transplantation, metabolic disorders and others. As the vision of this re-launched Section of JTM broadens up to serve a communication need for translational immunologists involved with immunotherapy irrespectively of the therapeutic area, a novel and focused journal entitled Journal for Immunotherapy of Cancer (JITC) has just been initiated, sponsored by the SITC.

Assessing multiple sclerosis activity: is the in vitro production of tumor necrosis factor-alpha, interleukins 2, 6, 4, and 10, and immunoglobulin G of value?

Tumor necrosis factor (TNF) alpha, interleukins (IL) 2, 4, 6, and 10, and IgG oligoclonal bands (IgG OB) in vitro production was assessed, after whole-blood stimulation with lipopolysaccharide or concanavalin A, in 61 patients presenting with relapsing-remitting, relapsing-progressive, or chronic progressive multiple sclerosis. Multiple sclerosis patients were receiving no treatment or azathioprine (AZA), cyclosporin, cyclophosphamide, subcutaneous interferon (IFN) beta 1 a, or corticosteroids (CST). Statistical correlations significantly showed that: (a) AZA lowers TNF-alpha (P = 0.002) and increases IL-4 production (P = 0.0024), and IFN-beta 1 a increases TNF-alpha and decreases IL-4 levels; (b) CST has a negative effect on TNF-alpha, IL-6, and IL-4 synthesis; and (c) AZA, IFN-beta 1 a, and CST diminish IgG OB synthesis (P = 0.001). Although our study of the dynamics of TNF-alpha, IL-2, IL-4, IL-6, and IL-10 in vitro production generally found no statistically significant correlations (partly explained by the limited number of values in the various groups), IL-6 was shown to drop during the periods surrounding relapse (P = 0.05) in the absence of treatment, while TNF-alpha (P = 0.04) and IL-6 (P < 0.05) dropped before exacerbation in the presence of AZA. In vitro production of TNF-alpha was closely and positively correlated with that of IL-6, independently of clinical features. The enhanced production of IL-10 detected before or at relapse with AZA and IFN-beta 1 a (trends) may interfere with initiation of the immune reaction and with the development of new CNS lesions. Some discrepancies with previously published results stress the difficulties in studying the state of stimulation of different populations of leukocytes by using a variety of in vitro stimuli and in establishing a correlation between mRNA studies and the amount of final or active protein produced.

The tumor suppressor p16Ink4a regulates T lymphocyte survival.

In contrast to other cell cycle inhibitors, the tumor suppressor p16Ink4a is not detectable or expressed at very low levels in embryonic and adult mouse tissues, and therefore it has often been considered as a specialized checkpoint protein that does not participate in the control of normal cell cycle progression. However, Ink4a-/- mice possess increased thymus size and cellularity, thus suggesting the involvement of p16(Ink4a) in the control of thymocyte proliferation. In this study, we found increased numbers of CD8 and CD4 T lymphocytes in thymus and spleen from Ink4a-/- mice. Unexpectedly, this was not related to an increase in T-cell division rates, which were similar in lymphoid organs of Ink4a-/- and wild-type mice. In contrast, T-cell apoptosis rates were significantly decreased in thymus and spleen from Ink4a-/- mice. Moreover, whereas p16Ink4a-deficient and wild-type T cells were equally sensitive to Fas or TCR-mediated apoptosis, the former were clearly more resistant to apoptosis induced by oxidative stress or gamma irradiation. Our results indicate that p16Ink4a function is associated with T-cell apoptosis, and subsequently contributes to the control of T-cell population size in lymphoid organs.

Quantification, self-renewal, and genetic tracing of FL1+ tumor-initiating cells in a large cohort of human gliomas.

Evidence has emerged that the initiation and growth of gliomas is sustained by a subpopulation of cancer-initiating cells (CICs). Because of the difficulty of using markers to tag CICs in gliomas, we have previously exploited more robust phenotypic characteristics, including a specific morphology and intrincic autofluorescence, to identify and isolate a subpopulation of glioma CICs, called FL1(+). The objective of this study was to further validate our method in a large cohort of human glioma and a mouse model of glioma. Seventy-four human gliomas of all grades and the GFAP-V(12)HA-ras B8 mouse model were analyzed for in vitro self-renewal capacity and their content of FL1(+). Nonneoplastic brain tissue and embryonic mouse brain were used as control. Genetic traceability along passages was assessed with microsatellite analysis. We found that FL1(+) cells from low-grade gliomas and from control nonneoplasic brain tissue show a lower level of autofluorescence and undergo a restricted number of cell divisions before dying in culture. In contrast, we found that FL1(+) cells derived from many but not all high-grade gliomas acquire high levels of autofluorescence and can be propagated in long-term cultures. Moreover, FL1(+) cells show a remarkable traceability over time in vitro and in vivo. Our results show that FL1(+) cells can be found in all specimens of a large cohort of human gliomas of different grades and in a model of genetically induced mouse glioma as well as nonneoplastic brain. However, their self-renewal capacity is variable and seems to be dependent on the tumor grade.

Visualizing anti-tumor immune responses in vivo.

Real-time imaging of stromal and immune cells in tumors is an emerging field that will greatly help us to understand the role of these non-malignant tumor components in tumor progression and therapy.

Protein-Binding Microarray Analysis of Tumor Suppressor AP2α Target Gene Specificity.

Cheap and massively parallel methods to assess the DNA-binding specificity of transcription factors are actively sought, given their prominent regulatory role in cellular processes and diseases. Here we evaluated the use of protein-binding microarrays (PBM) to probe the association of the tumor suppressor AP2α with 6000 human genomic DNA regulatory sequences. We show that the PBM provides accurate relative binding affinities when compared to quantitative surface plasmon resonance assays. A PBM-based study of human healthy and breast tumor tissue extracts allowed the identification of previously unknown AP2α target genes and it revealed genes whose direct or indirect interactions with AP2α are affected in the diseased tissues. AP2α binding and regulation was confirmed experimentally in human carcinoma cells for novel target genes involved in tumor progression and resistance to chemotherapeutics, providing a molecular interpretation of AP2α role in cancer chemoresistance. Overall, we conclude that this approach provides quantitative and accurate assays of the specificity and activity of tumor suppressor and oncogenic proteins in clinical samples, interfacing genomic and proteomic assays.

Evaluation of tumor vascularisation in two rat sarcoma models for studying isolated lung perfusion : Injection route determines the origin of tumour vessels

Résumé Introduction: La perfusion isolée cytostatique du poumon est une technique attractive qui permet l'administration des doses élevées d'un agent cytostatique tout en épargnant dans la mesure du possible la circulation systémique. Cependant, la perfusion de l'artère pulmonaire risque d'épargner le territoire pulmonaire vascularisé par l'intermédiaire des artères bronchiques, ce qui pourrait diminuer l'efficacité de ce traitement au cas où la lésion ciblée est vascularisée par les artères bronchiques. Ce travail est destiné au développement d'un modèle tumoral au niveau des poumons de rongeur (rat) porteur d'un sarcome pulmonaire afin de déterminer si la voie d'injection des cellules tumorales (intraveineuse, versus intratumorale) influencera la vascularisation des tumeurs (provenant du système artères pulmonaires ou artères bronchiques). Méthod: Des tumeurs de sarcomes pulmonaires ont été générées par injection d'une suspension cellulaire de sarcome, soit par injection intraveineuse, soit directement dans le parenchyme pulmonaire par thoracotomie. Ensuite, une perfusion isolée du poumon porteur de la tumeur à l'aide de l'encre a été effectuée, soit par l'artère pulmonaire, soit par le système des artères bronchiques. La distribution de l'encre dans les vaisseaux tumoraux ainsi que dans les vaisseaux non tumoraux du poumon adjacent a été investiguée à l'aide d'une analyse histologique des poumons perfusés. Résultat: L'administration intraveineuse et intratumorale de la suspension de cellules tumorales résulte en des tumeurs similaires sur le plan histologique. Néanmoins, l'injection intra-parenchymateuse démontre des tumeurs plus homogènes et avec un développement plus prédictible, était associée à une survie plus longue qu'après injection intraveineuse. Les analyses histologiques après perfusion isolée à l'aide de l'encre démontre que les tumeurs résultant de l'injection intraveineuse ont développé une vascularisation se basant sur le système d'artères pulmonaires tandis que les tumeurs émergeant après injection intraparenchymateuse ont développé une vascularisation provenant du système des artères bronchiques. Conclusion: Ce travail démontre pour la première fois l'importance du mode de génération de tumeurs pulmonaires en ce qui concerne leur future vascularisation, ce qui pourrait avoir un impact sur leur traitement par perfusion isolée du poumon. Abstract Isolated cytostatic lung perfusion (ILP) is an attractive technique allowing delivery of a high-dose of cytostatic agents to the lungs while limiting systemic toxicity. In developing a rat model of ILP, we have analysed the effect of the route of tumour cell injection on the source of tumour vessels. Pulmonary sarcomas were estab¬lished by injecting a sarcoma cell suspension either by the intravenous (i.v.) route or directly into the lung paren¬chyma. Ink perfusion through either pulmonary artery (PA) or bronchial arteries (BA) was performed and the characteristics of the tumour deposits defined. i.v. and direct injection methods induced pulmonary sarcoma nodules, with similar histological features. The intraparenchymal injection of tumour cells resulted in more reli¬able and reproducible tumour growth and was associat¬ed with a longer survival of the animals. i.v. injected tumours developed a PA-derived vascular tree whereas directly injected tumours developed a BA-derived vasculature.

Unmodified self antigen triggers human CD8 T cells with stronger tumor reactivity than altered antigen

Human cancer vaccines are often prepared with altered "analog" or "heteroclitic" antigens that have been optimized for HLA class I binding, resulting in enhanced immunogenicity. Here, we take advantage of CpG oligodeoxynucleotides as powerful vaccine adjuvants and demonstrate the induction of high T cell frequencies in melanoma patients, despite the use of natural (unmodified) tumor antigenic peptide. Compared with vaccination with analog peptide, natural peptide induced T cell frequencies that were approximately twofold lower. However, T cells showed superior tumor reactivity because of (i) increased functional avidity for natural antigen and (ii) enhancement of T cell activation and effector function. Thus, novel vaccine formulations comprising potent immune stimulators may allow to circumvent the need for modified antigens and can induce highly functional T cells with precise antigen specificity

A long, naturally presented immunodominant epitope from NY-ESO-1 tumor antigen: implications for cancer vaccine design.

The tumor antigen NY-ESO-1 is a promising cancer vaccine target. We describe here a novel HLA-B7-restricted NY-ESO-1 epitope, encompassing amino acids 60-72 (APRGPHGGAASGL), which is naturally presented by melanoma cells. The tumor epitope bound to HLA-B7 by bulging outward from the peptide-binding cleft. This bulged epitope was not an impediment to T-cell recognition, however, because four of six HLA-B7(+) melanoma patients vaccinated with NY-ESO-1 ISCOMATRIX vaccine generated a potent T-cell response to this determinant. Moreover, the response to this epitope was immunodominant in three of these patients and, unlike the T-cell responses to bulged HLA class I viral epitopes, the responding T cells possessed a remarkably broad TCR repertoire. Interestingly, HLA-B7(+) melanoma patients who did not receive the NY-ESO-1 ISCOMATRIX vaccine rarely generated a spontaneous T-cell response to this cryptic epitope, suggesting a lack of priming of such T cells in the natural anti-NY-ESO-1 response, which may be corrected by vaccination. Together, our results reveal several surprising aspects of antitumor immunity and have implications for cancer vaccine design.

Characterization of tumor antigen specific CD8+ T cells and semi-invariant Vα24/Vβ11 NKT cells in tumor invaded liver

Summary: Detailed knowledge on tumor antigen expression and specific immune cells is required for a rational design of immunotherapy for patients with tumor invaded liver. In this study, we confirmed that Cancer/Testis (CT) tumor-associated antigens are frequently expressed in hepatocellular carcinoma (HCC) and searched for the presence of CD8+ T cells specific for these antigens. In 2/10 HLA-A2+ patients with HCC, we found that MAGE-A10 and/or SSX-2 specific CD8+ T cells naturally responded to the disease, since they were enriched in tumor lesions but not in non-tumoral liver. Isolated T cells specifically and strongly killed tumor cells in vitro, suggesting that these CTL were selected in vivo for high avidity antigen recognition, providing the rational for specific immunotherapy of HCC, based on immunization with CT antigens such as MAGE-Al 0 and SSX-2. Type 1 NKT cells express an invariant TCR α chain (Vα24.1α18, paired with Vβ11 in human) and share a specific reactivity to αGalactosylceramide (αGC) presented by CD1d. These cells can display paradoxical immuno-regulatory properties including strong anti-tumor effects upon αGC administration in murine models. To understand why NKT cells were not sufficiently protective against tumor development in patients with tumor invaded liver, we characterized the diversity of Vα24/Vβ11 NKT cells in healthy donors (HD) and cancer patients: NKT cells from HD and patients were generally diverse in terms of TCR β chain (Vβ11) variability and NKT cells from HD showed a variable recognition of αGC loaded CD 1 d multimers. Vα24/ Vβ11 NKT cells can be divided in 3 populations, the CD4, DN (CD4-/CD8-) and CD8 NKT cell subsets that show distinct ability of cytokine production. In addition, our functional analysis revealed that DN and CD8 subsets displayed a higher cytolytic potential and a weaker IFNγ release than the CD4 NKT cell subset. NKT cell subsets were variably represented in the blood of HD and cancer patients. However, HD with high NKT cell frequencies displayed an enrichment of the DN and CD8 subsets, and few of them were suggestive of an oligoclonal expansion in vivo. Comparable NKT cell frequencies were found between blood, non-tumoral liver and tumor of patients. In contrast, we identified a gradual enrichment of CD4 NKT cells from blood to the liver and to the tumor, together with a decrease of DN and CD8 NKT cell subsets. Most patient derived NKT cells were unresponsive upon αGalactosylceramide stimulation ex vivo; NKT cells from few patients displayed a weak responsiveness with different cytokine polarization. The NKT cell repertoire was thus different in tumor tissue, suggesting that CD4 NKT cells infiltrating tumors may be detrimental for protection against tumors and instead may favour the tumor growth/recurrence as recently reported in mice. Résumé en français scientifique : Afin de développer le traitement des patients porteurs d'une tumeur dans le foie par immunothérapie, de nouvelles connaissances sont requises concernant l'expression d'antigènes par les tumeurs et les cellules immunitaires spécifiques de ces antigènes. Nous avons vérifié que des antigènes associés aux tumeurs, tels que les antigènes « Cancer-Testis » (CT), sont fréquemment exprimés par le carcinome hepatocéllulaire (CHC). La recherche de lymphocytes T CD8+ spécifiques (CTL) de ces antigènes a révélé que des CTL spécifiques de MAGE-A10 et/ou SSX-2 ont répondu naturellement à la tumeur chez 2/10 patients étudiés. Ces cellules étaient présentes dans les lésions tumorales mais pas dans le foie adjacent. De plus, ces CTL ont démontré une activité cytolytique forte et spécifique contre les cellules tumorales in vitro, ce qui suggère que ces CTL ont été sélectionnés pour une haute avidité de reconnaissance de l'antigène in vivo. Ces données fournissent une base pour l'immunothérapie spécifique du CHC, en proposant de cibler les antigènes CT tels que MAGE-A10 ou SSX-2. Les cellules NKT de type 1 ont une chaîne α de TCR qui est invariante (chez l'homme, Vα24Jα18, apparié avec Vβ11) et reconnaissent spécifiquement l'αGalactosylceramide (αGC) présenté par CD1d. Ces cellules ont des propriétés immuno¬régulatrices qui peuvent être parfois contradictoires et leur activation par l'αGC induit une forte protection anti-tumorale chez la souris: Afin de comprendre pourquoi ces cellules ne sont pas assez protectrices contre le développement des tumeurs dans le foie chez l'homme, nous avons étudié la diversité des cellules NKT Vα24/Vβ11 d'individus sains (IS) et de patients cancéreux. Les cellules NKT peuvent être sous-divisées en 3 populations : Les CD4, DN (CD4- /CD8-) ou CDS, qui ont la capacité de produire des cytokines différentes. Nos analyses fonctionnelles ont aussi révélé que les sous-populations DN et CD8 ont un potentiel cytolytique plus élevé et une production d'IFNγ plus faible que la sous-population CD4. Ces sous-populations sont représentées de manière variable dans le sang des IS ou des patients. Cependant, les IS avec un taux élevé de cellules NKT ont un enrichissement des sous- populations DN ou CDS, et certains suggèrent qu'il s'agit d'une expansion oligo-clonale in vivo. Les patients avaient des fréquences comparables de cellules NKT entre le sang, le foie et la tumeur. Par contre, la sous-population CD4 était progressivement enrichie du sang vers le foie et la tumeur, tandis que les sous-populations DN ou CD8 était perdues. La plupart des cellules NKT des patients ne réagissaient pas lors de stimulation avec l'αGC ex vivo et les cellules NKT de quelques patients répondaient faiblement et avec des polarisations de cytokines différentes. Ces données suggèrent que les cellules NKT CD4, prédominantes dans les tumeurs, sont inefficaces pour la lutte anti-tumorale et pourraient même favoriser la croissance ou la récurrence tumorale. Donc, une mobilisation spécifique des cellules NKT CD4 négatives par immunothérapie pourrait favoriser l'immunité contre des tumeurs chez l'homme. Résumé en français pour un large public Au sein des globules blancs, les lymphocytes T expriment un récepteur (le TCR), qui est propre à chacun d'entre eux et leur permet d'accrocher de manière très spécifique une molécule appelée antigène. Ce TCR est employé par les lymphocytes pour inspecter les antigènes associés avec des molécules présentatrices à la surface des autres cellules. Les lymphocytes T CD8 reconnaissent un fragment de protéine (ou peptide), qui est présenté par une des molécules du Complexe Majeur d'Histocompatibilité de classe I et tuent la cellule qui présente ce peptide. Ils sont ainsi bien adaptés pour éliminer les cellules qui présentent un peptide issu d'un virus quand la cellule est infectée. D'autres cellules T CD8 reconnaissent des peptides comme les antigènes CT, qui sont produits anormalement par les cellules cancéreuses. Nous avons confirmé que les antigènes CT sont fréquemment exprimés par le cancer du foie. Nous avons également identifié des cellules T CD8 spécifiques d'antigènes CT dans la tumeur, mais pas dans le foie normal de 2 patients sur 10. Cela signifie que ces lymphocytes peuvent être naturellement activés contre la tumeur et sont capables de la trouver. De plus les lymphocytes issus d'un patient ont démontré une forte sensibilité pour reconnaître l'antigène et tuent spécifiquement les cellules tumorales. Les antigènes CT représentent donc des cibles intéressantes qui pourront être intégrés dans des vaccins thérapeutiques du cancer du foie. De cette manière, les cellules T CD8 du patient lui-même pourront être induites à détruire de manière spécifique les cellules cancéreuses. Un nouveau type de lymphocytes T a été récemment découvert: les lymphocytes NKT. Quand ils reconnaissent un glycolipide présenté par la molécule CD1d, ils sont capables, de manière encore incomprise, d'initier, d'augmenter, ou à l'inverse d'inhiber la défense immunitaire. Ces cellules NKT ont démontré qu'elles jouent un rôle important dans la défense contre les tumeurs et particulièrement dans le foie des souris. Nous avons étudié les cellules NKT de patients atteints d'une tumeur dans le foie, afin de comprendre pourquoi elles ne sont pas assez protectrice chez l'homme. Les lymphocytes NKT peuvent être sous-divisés en 3 populations: Les CD4, les DN (CD4-/CD8-) et les CD8. Ces 3 classes de NKT peuvent produire différents signaux chimiques appelés cytokines. Contrairement aux cellules NKT DN ou CDS, seules les cellules NKT CD4 sont capables de produire des cytokines qui sont défavorables pour la défense anti-tumorale. Par ailleurs nous avons trouvé que les cellules NKT CD4 tuent moins bien les cellules cancéreuses que les cellules NKT DN ou CD8. L'analyse des cellules NKT, fraîchement extraites du sang, du foie et de la tumeur de patients a révélé que les cellules NKT CD4 sont progressivement enrichies du sang vers le foie et la tumeur. La large prédominance des NKT CD4 à l'intérieur des tumeurs suggère que, chez l'homme, ces cellules sont inappropriées pour la lutte anti-tumorale. Par ailleurs, la plupart des cellules NKT de patients n'étaient pas capables de produire des cytokines après stimulation avec un antigène. Cela explique également pourquoi ces cellules ne protègent pas contre les tumeurs dans le foie.

Local moderate magnetically induced hyperthermia using an implant formed in situ in a mouse tumor model.

Purpose: We investigate a new heat delivery technique for the local treatment of solid tumors. The technique involves injecting a formulation that solidifies to form an implant in situ. This implant entraps superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) embedded in silica microbeads for magnetically induced moderate hyperthermia. Particle entrapment prevents phagocytosis and distant migration of SPIONs. The implant can be repeatedly heated by magnetic induction. Methods: We evaluated heating and treatment efficacies by means of thermometry and survival studies in nude mice carrying subcutaneous human colocarcinomas. At day 1, we injected the formulation into the tumor. At day 2, a single 20-min hyperthermia treatment was delivered by 141-kHz magnetic induction using field strengths of 9 to 12 mT under thermometry. Results: SPIONs embedded in silica microbeads were effectively confined within the implant at the injection site. Heat-induced necro-apoptosis was assessed by histology on day 3. On average, 12 mT resulted in tumor temperature of 47.8 degrees C, and over 70% tumor necrosis that correlated to the heat dose (AUC = 282 degrees C.min). In contrast, a 9-mT field strength induced tumoral temperature of 40 degrees C (AUC = 131 degrees C.min) without morphologically identifiable necrosis. Survival after treatment with 10.5 or 12 mT fields was significantly improved compared to non-implanted and implanted controls. Median survival times were 27 and 37 days versus 12 and 21 days respectively. Conclusion: Five of eleven mice (45%) of the 12 mT group survived one year without any tumor recurrence, holding promise for tumor therapy using magnetically induced moderate hyperthermia through injectable implants.

A New Twist on Radiation Oncology: Low-Dose Irradiation Elicits Immunostimulatory Macrophages that Unlock Barriers to Tumor Immunotherapy.

Tumor-infiltrating macrophages typically promote angiogenesis while suppressing antitumoral T cell responses. In this issue of Cancer Cell, Klug and colleagues report that clinically-feasible, low-dose irradiation redirects macrophage differentiation from a tumor-promoting/immunosuppressive state to one that enables cytotoxic T cells to infiltrate tumors and kill cancer cells, rendering immunotherapy successful in mice.