Development of a bifunctional CD1d-anti-HER2 scFv fusion molecule to redirect the iNKT cell-mediated immune response to the tumor site

Abstract : Invariant natural killer T lymphocytes (iNKT) are a unique subpopulation of T lymphocytes recognizing glycolipid antigens in the context of the MHC class I-like molecule CD1d. Upon activation with the high affinity ligand α-galactosylceramide (αGalCer), iNKT cells rapidly produce large amounts of the pro-inflammatory cytokine interferon gamma (IFN-γ) and potently activate cells of the innate and adaptive immune response, such as dendritic cells (DCs), NK and T cells. In this context, iNKT cells have been shown to efficiently mediate antitumor activity, and recent research has focused on the manipulation of these cells for antitumor therapies. However, a major drawback of αGalCer as a free drug is that a single injection of this ligand leads to a short-lived iNKT cell activation followed by a long-term anergy, limiting its therapeutic use. In contrast, we demonstrate here that when αGalCer is loaded on a recombinant soluble CD1d molecule (αGalCer/sCD1d), repeated injections lead to a sustained iNKT and NK cell activation associated with IFN-γ secretion as well as with DC maturation. Most importantly, when the αGalCer/sCD1d is fused to an anti-HER2 scFv antibody fragment, potent inhibition of experimental lung metastasis and established subcutaneous tumors is obtained when systemic treatment is started two to seven days after the injection of HER2-expressing B16 melanoma cells, whereas at this time free αGalCer has no effect. The antitumor activity of the sCD1d-anti-HER2 fusion protein is associated with HER2-specific tumor localization and accumulation of iNKT, NK and T cells at the tumor site. Importantly, active T cell immunization combined with the sCD1d-anti-HER2 treatment leads to the accumulation of antigen-specific CD8 T cells exclusively in HER2-expressing tumors, resulting in potent tumor inhibition. In conclusion, sustained activation and tumor targeting of iNKT cells by recombinant αGalCer/sCD1d molecules thus may promote a combined innate and adaptive immune response at the tumor site that may prove to be effective in cancer immunotherapy. RESUME : Les lymphocytes «invariant Natural Killer T » (iNKT) forment une sous-population particulière de lymphocytes T reconnaissant des antigènes glycolipidiques présentés sur la molécule non-polymorphique CD1d, analogue aux protéines du complexe majeur d'histocompatibilité de classe I. Après activation avec le ligand de haute affinité α-galactosylceramide (αGalCer), les cellules iNKT produisent des grandes quantités de la cytokine pro-inflammatoire interferon gamma (IFN-γ) et activent les cellules du système immunitaire inné et acquis, telles que les cellules dendritiques (DC), NK et T. En conséquence, on a montré que les cellules iNKT exercent des activités anti-tumorales et la recherche s'est intéressée à la manipulation de ces cellules pour développer des thérapies anti-tumorales. Néanmoins, le désavantage majeur de l'αGalCer, injecté seul, est qu'une seule dose de ce ligand aboutit à une activation des cellules iNKT de courte durée suivie par un état anergique prolongé, limitant l'utilisation thérapeutique de ce glycolipide. En revanche, l'étude présentée ici démontre que, si l'αGalCer est chargé sur des molécules récombinantes soluble CD1d (αGalCer/sCDld), des injections répétées aboutissent à une activation prolongée des cellules iNKT et NK associée avec la sécrétion d'IFN-γ et la maturation des cellules DC. Plus important, si on fusionne la molécule αGalCer/sCD1d avec un fragment single-chain (scFv) de l'anticorps anti-HER2, on observe une importante inhibition de métastases expérimentales aux poumons et de tumeurs sous-cutanées même lorsque le traitement systémique est commencé 2 à 7 jours après la greffe des cellules de mélanome B16 transfectées avec l'antigène HER2. Dans les mêmes conditions le traitement avec l'αGalCer seul est inefficace. L'activité anti-tumorale de la protéine sCDld-anti-HER2 est associée à son accumulation spécifique dans des tumeurs exprimant le HER2 ainsi qu'avec une accumulation des cellules iNKT, NK et T à la tumeur. De plus, une immunisation active combinée avec le traitement sCD1d-anti-HER2 aboutit à une accumulation des lymphocytes T CD8 spécifiques de l'antigène d'immunisation, ceci exclusivement dans des tumeurs qui expriment l'antigène HER2. Cette combinaison résulte dans une activité anti-tumeur accrue. En conclusion, l'activation prolongée des cellules iNKT redirigées à la tumeur par des molécules recombinantes αGalCer/sCDld conduit à l'activation de la réponse innée et adaptative au site tumoral, offrant une nouvelle stratégie prometteuse d'immunothérapie contre le cancer. RESUME POUR UN LARGE PUBLIC : Le cancer est une cause majeure de décès dans le monde. Sur un total de 58 millions de décès enregistrés au niveau mondial en 2005, 7,6 millions (soit 13%) étaient dus au cancer. Les principaux traitements de nombreux cancers sont la chirurgie, en association avec la radiothérapie et la chimiothérapie. Néanmoins, ces traitements nuisent aussi aux cellules normales de notre corps et parfois, ils ne suffisent pas pour éliminer définitivement une tumeur. L'immunothérapie est l'une des nouvelles approches pour la lutte contre le cancer et elle vise à exploiter la spécificité du système immunitaire qui peut distinguer des cellules normales et tumorales. Une cellule exprimant un marqueur tumoral (antigène) peut être reconnue par le système immunitaire humoral (anticorps) et/ou cellulaire, induisant une réponse spécifique contre la tumeur. L'immunothérapie peut s'appuyer alors sur la perfusion d'anticorps monoclonaux dirigés contre des antigènes tumoraux, par exemple les anticorps dirigés contre les protéines oncogéniques Her-2/neu dans le cancer du sein. Ces anticorps ont le grand avantage de spécifiquement se localiser à la tumeur et d'induire la lyse ou d'inhiber la prolifération des cellules tumorales exprimant l'antigène. Aujourd'hui, six anticorps monoclonaux non-conjugés sont approuvés en clinique. Cependant l'efficacité de ces anticorps contre des tumeurs solides reste limitée et les traitements sont souvent combinés avec de la chimiothérapie. L'immunothérapie spécifique peut également être cellulaire et exploiter par immunisation active le développement de lymphocytes T cytotoxiques (CTL) capables de détruire spécifiquement les cellules malignes. De telles «vaccinations »sont actuellement testées en clinique, mais jusqu'à présent elles n'ont pas abouti aux résultats satisfaisants. Pour obtenir une réponse lymphocytaire T cytotoxique antitumorale, la cellule T doit reconnaître un antigène associé à la tumeur, présenté sous forme de peptide dans un complexe majeur d'histocompatibilité de classe I (CHM I). Cependant les cellules tumorales sont peu efficace dans la présentation d'antigène, car souvent elles se caractérisent par une diminution ou une absence d'expression des molécules d'histocompatibilité de classe I, et expriment peu ou pas de molécules d'adhésion et de cytokines costimulatrices. C'est en partie pourquoi, malgré l'induction de fortes réponses CTL spécifiquement dirigés contre des antigènes tumoraux, les régressions tumorales obtenus grâce à ces vaccinations sont relativement rares. Les lymphocytes «invariant Natural Killer T » (iNKT) forment une sous-population particulière de lymphocytes T reconnaissant des antigènes glycolipidiques présentés sur la molécule non-polymorphique CD1d, analogue aux protéines CMH I. Après activation avec le ligand de haute affinité α-galactosylceramide (αGalCer), les cellules iNKT produisent des grandes quantités de la cytokine pro-inflammatoire interferon gamma (IFN-γ) et activent les cellules du système immunitaire inné et acquis, telles que les cellules dendritiques (DC), NK et T. En conséquence, on a montré que les cellules iNKT exercent des activités anti-tumorales et la recherche s'est intéressée à la manipulation de ces cellules pour développer des thérapies anti-tumorales. Néanmoins, le désavantage majeur de l'αGalCer, injecté seul, est qu'une seule dose de ce ligand aboutit à une activation des cellules iNKT de courte durée suivie par un état anergique prolongé, limitant l'utilisation thérapeutique de ce glycolipide. Notre groupe de recherche a donc eu l'idée de développer une nouvelle approche thérapeutique où la réponse immunitaire des cellules iNKT serait prolongée et redirigée vers la tumeur par des anticorps monoclonaux. Concrètement, nous avons produit des molécules récombinantes soluble CD1d (sCD1d) qui, si elles sont chargés avec l'αGalCer (αGalCer/sCDld), aboutissent à une activation prolongée des cellules iNKT et NK associée avec la sécrétion d'IFN-γ et la maturation des cellules DC. Plus important, si la molécule αGalCer/sCD1d est fusionnée avec un fragment single-chain (scFv) de l'anticorps anti-HER2, la réponse immunitaire est redirigée à la tumeur pour autant que les cellules cancéreuses expriment l'antigène HER2. Les molécules αGalCer/sCDld ainsi présentées activent les lymphocytes iNKT. Avec cette stratégie, on observe une importante inhibition de métastases expérimentales aux poumons et de tumeurs sous-cutanées, même lorsque le traitement systémique est commencé 2 à 7 jours après la greffe des cellules de mélanome B16 transfectées avec l'antigène HER2. Dans les mêmes conditions le traitement avec l'αGalCer seul est inefficace. L'activité anti-tumorale de la protéine sCDld-anti-HER2 est associée à son accumulation spécifique dans des tumeurs exprimant le HER2 ainsi qu'avec une accumulation des cellules iNKT, NK et T à la tumeur. En conclusion, l'activation prolongée des cellules iNKT redirigées à la tumeur par des molécules récombinantes αGalCer/sCD1d conduit à l'activation de la réponse innée et adaptative au site tumoral, offrant une nouvelle stratégie prometteuse d'immunothérapie contre le cancer.

Cancers de l'adulte jeune [Overview on cancer in young adults]

To make a diagnostic of cancer in a young adult (15-30 years of age) has important physical, psychological and social implications. The most frequent cancers seen at this age are cancer of the thyroid, testicular germ cell tumours, 'melanoma, Hodgkin's lymphoma, non-Hodgkin lymphoma, leukaemia, cerebral tumours and sarcomas. Even if the prognostic of most of these cancers is excellent, treatments are difficult and often associated with long-term side effects. A multidisciplinary approach of these patients is essential. A long-term follow-up by a general practicioner or an oncologist is indispensable.

HARNESSING iNKT CELLS WITH RECOMBINANT CD1d FUSION PROTEINS TO REDIRECT INNATE AND ADAPTIVE IMMUNITY TO THE TUMOR

Les thérapies du cancer, comme la radiothérapie et la chimiothérapie, sont couramment utilisées mais ont de nombreux effets secondaires. Ces thérapies invasives pour le patient nécessitent d'être améliorées et de nombreuses avancées ont été faites afin d'adapter et de personnaliser le traitement du cancer. L'immunothérapie a pour but de renforcer le système immunitaire du patient et de le rediriger de manière spécifique contre la tumeur. Dans notre projet, nous activons les lymphocytes Invariant Natural Killer T (iNKT) afin de mettre en place une immunothérapie innovatrice contre le cancer. Les cellules iNKT sont une unique sous-population de lymphocytes T qui ont la particularité de réunir les propriétés de l'immunité innée ainsi qu'adaptative. En effet, les cellules iNKT expriment à leur surface des molécules présentes aussi sur les cellules tueuses NK, caractéristique de l'immunité innée, ainsi qu'un récepteur de cellules T (TCR) qui représente l'immunité adaptative. Les cellules iNKT reconnaissent avec leur TCR des antigènes présentés par la molécule CD1d. Les antigènes sont des protéines, des polysaccharides ou des lipides reconnus par les cellules du système immunitaire ou les anticorps pour engendrer une réponse immunitaire. Dans le cas des cellules iNKT, l'alpha-galactosylceramide (αGC) est un antigène lipidique fréquemment utilisé dans les études cliniques comme puissant activateur. Après l'activation des cellules iNKT avec l'αGC, celles-ci produisent abondamment et rapidement des cytokines. Ces cytokines sont des molécules agissant comme des signaux activateurs d'autres cellules du système immunitaire telles que les cellules NK et les lymphocytes T. Cependant, les cellules iNKT deviennent anergiques après un seul traitement avec l'αGC c'est à dire qu'elles ne peuvent plus être réactivées, ce qui limite leur utilisation dans l'immunothérapie du cancer. Dans notre groupe, Stirnemann et al ont publié une molécule recombinante innovante, composée de la molécule CD1d soluble et chargée avec le ligand αGC (αGC/sCD1d). Cette protéine est capable d'activer les cellules iNKT tout en évitant l'anergie. Dans le système immunitaire, les anticorps sont indispensables pour combattre une infection bactérienne ou virale. En effet, les anticorps ont la capacité de reconnaître et lier spécifiquement un antigène et permettent l'élimination de la cellule qui exprime cet antigène. Dans le domaine de l'immunothérapie, les anticorps sont utilisés afin de cibler des antigènes présentés seulement par la tumeur. Ce procédé permet de réduire efficacement les effets secondaires lors du traitement du cancer. Nous avons donc fusionné la protéine recombinante αGC/CD1d à un fragment d'anticorps qui reconnaît un antigène spécifique des cellules tumorales. Dans une étude préclinique, nous avons démontré que la protéine αGC/sCD1d avec un fragment d'anticorps dirigé contre la tumeur engendre une meilleure activation des cellules iNKT et entraîne un effet anti-tumeur prolongé. Cet effet anti-tumeur est augmenté comparé à une protéine αGC/CD1d qui ne cible pas la tumeur. Nous avons aussi montré que l'activation des cellules iNKT avec la protéine αGC/sCD1d-anti-tumeur améliore l'effet anti- tumoral d'un vaccin pour le cancer. Lors d'expériences in vitro, la protéine αGC/sCD1d-anti- tumeur permet aussi d'activer les cellules humaines iNKT et ainsi tuer spécifiquement les cellules tumorales humaines. La protéine αGC/sCD1d-anti-tumeur représente une alternative thérapeutique prometteuse dans l'immunothérapie du cancer. - Les cellules Invariant Natural Killer T (iNKT), dont les effets anti-tumoraux ont été démontrés, sont de puissants activateurs des cellules Natural Killer (NK), des cellules dendritiques (DC) et des lymphocytes T. Cependant, une seule injection du ligand de haute affinité alpha-galactosylceramide (αGC) n'induit une forte activation des cellules iNKT que durant une courte période. Celle-ci est alors suivie d'une longue phase d'anergie, limitant ainsi leur utilisation pour la thérapie. Comme alternative prometteuse, nous avons montré que des injections répétées d'αGC chargé sur une protéine recombinante de CD1d soluble (αGC/sCD1d) chez la souris entraînent une activation prolongée des cellules iNKT, associée à une production continue de cytokine. De plus, le maintien de la réactivité des cellules iNKT permet de prolonger l'activité anti-tumorale lorsque la protéine αGC/sCD1d est fusionnée à un fragment d'anticorps (scFv) dirigé contre la tumeur. L'inhibition de la croissance tumorale n'est optimale que lorsque les souris sont traitées avec la protéine αGC/sCD1d-scFv ciblant la tumeur, la protéine αGC/sCD1d-scFv non-appropriée étant moins efficace. Dans le système humain, les protéines recombinantes αGC/sCD1d-anti-HER2 et anti-CEA sont capables d'activer et de faire proliférer des cellules iNKT à partir de PBMCs issues de donneurs sains. De plus, la protéine αGC/sCD1d-scFv a la capacité d'activer directement des clones iNKT humains en l'absence de cellules présentatrices d'antigènes (CPA), contrairement au ligand αGC libre. Mais surtout, la lyse des cellules tumorales par les iNKT humaines n'est obtenue que lorsqu'elles sont incubées avec la protéine αGC/sCD1d-scFv anti- tumeur. En outre, la redirection de la cytotoxicité des cellules iNKT vers la tumeur est supérieure à celle obtenue avec une stimulation par des CPA chargées avec l'αGC. Afin d'augmenter les effets anti-tumoraux, nous avons exploité la capacité des cellules iNKT à activer l'immunité adaptive. Pour ce faire, nous avons combiné l'immunothérapie NKT/CD1d avec un vaccin anti-tumoral composé d'un peptide OVA. Des effets synergiques ont été obtenus lorsque les traitements avec la protéine αGC/sCD1d-anti-HER2 étaient associés avec le CpG ODN comme adjuvant pour la vaccination avec le peptide OVA. Ces effets ont été observés à travers l'activation de nombreux lymphocytes T CD8+ spécifique de la tumeur, ainsi que par la forte expansion des cellules NK. Les réponses, innée et adaptive, élevées après le traitement avec la protéine αGC/sCD1d-anti-HER2 combinée au vaccin OVA/CpG ODN étaient associées à un fort ralentissement de la croissance des tumeurs B16- OVA-HER2. Cet effet anti-tumoral corrèle avec l'enrichissement des lymphocytes T CD8+ spécifiques observé à la tumeur. Afin d'étendre l'application des protéines αGC/sCD1d et d'améliorer leur efficacité, nous avons développé des fusions CD1d alternatives. Premièrement, une protéine αGC/sCD1d dimérique, qui permet d'augmenter l'avidité de la molécule CD1d pour les cellules iNKT. Dans un deuxième temps, nous avons fusionné la protéine αGC/sCD1d avec un scFv dirigé contre le récepteur 3 du facteur de croissance pour l'endothélium vasculaire (VEGFR-3), afin de cibler l'environnement de la tumeur. Dans l'ensemble, ces résultats démontrent que la thérapie médiée par la protéine recombinante αGC/sCD1d-scFv est une approche prometteuse pour rediriger l'immunité innée et adaptive vers le site tumoral. - Invariant Natural Killer T cells (iNKT) are potent activators of Natural Killer (NK), dendritic cells (DC) and T lymphocytes, and their anti-tumor activities have been well demonstrated. However, a single injection of the high affinity CD1d ligand alpha-galactosylceramide (αGC) leads to a strong but short-lived iNKT cell activation followed by a phase of long-term anergy, limiting the therapeutic use of this ligand. As a promising alternative, we have demonstrated that when αGC is loaded on recombinant soluble CD1d molecules (αGC/sCD1d), repeated injections in mice led to the sustained iNKT cell activation associated with continued cytokine secretion. Importantly, the retained reactivity of iNKT cell led to prolonged antitumor activity when the αGC/sCD1d was fused to an anti-tumor scFv fragments. Optimal inhibition of tumor growth was obtained only when mice were treated with the tumor-targeted αGC/CD1d-scFv fusion, whereas the irrelevant αGC/CD1d-scFv fusion was less efficient. When tested in a human system, the recombinant αGC/sCD1d-anti-HER2 and -anti-CEA fusion proteins were able to expand iNKT cells from PBMCs of healthy donors. Furthermore, the αGC/sCD1d-scFv fusion had the capacity to directly activate human iNKT cells clones without the presence of antigen-presenting cells (APCs), in contrast to the free αGC ligand. Most importantly, tumor cell killing by human iNKT cells was obtained only when co- incubated with the tumor targeted sCD1d-antitumor scFv, and their direct tumor cytotoxicity was superior to the bystander killing obtained with αGC-loaded APCs stimulation. To further enhance the anti-tumor effects, we exploited the ability of iNKT cells to transactivate the adaptive immunity, by combining the NKT/CD1d immunotherapy with a peptide cancer vaccine. Interestingly, synergistic effects were obtained when the αGC/sCD1d- anti-HER2 fusion treatment was combined with CpG ODN as adjuvant for the OVA peptide vaccine, as seen by higher numbers of activated antigen-specific CD8 T cells and NK cells, as compared to each regimen alone. The increased innate and adaptive immune responses upon combined tumor targeted sCD1d-scFv treatment and OVA/CpG vaccine were associated with a strong delay in B16-OVA-HER2 melanoma tumor growth, which correlated with an enrichment of antigen-specific CD8 cells at the tumor site. In order to extend the application of the CD1d fusion, we designed alternative CD1d fusion proteins. First, a dimeric αGC/sCD1d-Fc fusion, which permits to augment the avidity of the CD1d for iNKT cells and second, an αGC/sCD1d fused to an anti vascular endothelial growth factor receptor-3 (VEGFR-3) scFv, in order to target tumor stroma environment. Altogether, these results demonstrate that the iNKT-mediated immunotherapy via recombinant αGC/sCD1d-scFv fusion is a promising approach to redirect the innate and adaptive antitumor immune response to the tumor site.

Desenvolupament de la tecnica de deteccio d'HPV en frotis de pell i bulbs pilosos de la cella per a l'aplicació com a marcador de risc en carcinogènesi cutània

Estudi realitzat a partir d’una estada al Department of Pathology de la Vrije Universiteit Medical Center, Holanda, entre agost del 2006 i gener del 2007. Es parteix de la hipòtesi principal que el virus del papil•loma humà (VPH) està implicat com a cofactor en la carcinogènesi del càncer cutani no-melanoma associat a l'exposició solar i a la immunosupressió. L'objectiu principal era la validació d'una tècnica de detecció del VPH en frotis cutanis per a determinar el paper d'aquest en el càncer cutani en pacients trasplantats renals. Es pretenia desenvolupar l'ús dels frotis cutanis per a la detecció del VPH en pell no tumoral i posteriorment establir quines són les mostres més adequades (en quan a localització i tipus d'extracció) per tal de definir el concepte de "portador de VPH". Es recolliren frotis cutanis de zones exposades (front i mà) i no exposades (part interna del braç) al sol, de la zona perilesional així com pèls de cella. Les mostres pertanyen tant a pacients trasplantats renals (immunodeprimits) com a pacients no trasplantats (immunocompetents), de pell normal i de pell cancerosa. Es van emprar diferents tècniques d'extracció de DNA. El DNA del VPH va ser amplificat amb una tècnica de reacció en cadena de la polimerasa (PCR ) específica de tipus cutanis (Beta-Gamma Cutaneous HPV PCR) i es va tipificar amb una hibridació reversa amb sondes específiques (Reverse Line Blotting). Tots els assajos es van fer per triplicat, per tal de poder avaluar la reproduibilitat dels resultats en aquestes mostres. Com a control de la qualitat i la quantitat del DNA les mostres van ser testades per la PCR del gen de la beta-globina. S’ha dectectat el VPH present tant en pell com en pell cancerosa. La tècnica aporta resultats reproduïbes. S’aprecia una bona correlació tant entre els resultats obtinguts dels frotis i el bulbs pilosos, així com de diferents zones raspades d'un mateix pacient.

Mfge8 Expression In Conjunctival Melanocytic Proliferations

Purpose: Milk fat globule epidermal growth factor-8 (MFGE8) is a secreted phosphatidylserine-binding protein that has been involved in phagocytosis, as well as in VEGF dependent neovascularization. In a study evaluating protein expression in membrane rafts of cutaneous melanoma at different stages of progression, MFGE8 expression was only identified in membrane rafts of metastatic cutaneous melanoma cell lines. Furthermore, MFGE8, identified at higher level in the vertical growth phase of cutaneous melanoma, promoted tumor growth in vivo, enhanced invasion in vitro and metastatic spread in a mouse model. The purpose of this study was to assess the expression of MFGE8 in conjunctival melanocytic proliferations.Methods: MFGE8 expression was assessed by immunohistochemistry in 66 melanocytic conjunctival proliferations including 21 conjunctival naevi, 20 Primary Acquired Melanosis (PAM) including (4 PAM without atypia and 16 PAM with atypia) and 25 conjunctival melanomas. Expression was independently assessed by 2 pathologists. Relevant clinico-pathological data were retrieved. Statistical anaylis was performed using JUMP 8 software.Results: The concordance between the 2 pathologists had an 87,5% agreement on the first independent assessment of MFGE8 expression. Complete agreement was further reached after joint revision of discordant cases. In the naevi, MFGE8 expression was found in only 4 cases (3 subepithelial cases and 1 composed combined naevus). In the PAM group, MFGE8 was identified in 1 PAM without atypia and 10 PAM with atypia. In the melanoma group, MFGE8 expression was observed in 68% of cases. The expression of MFGE8 in the conjunctival melanocytic proliferation was significantly higher in the melanoma (p=0,0009) and in the PAM (p=0,0169) than in naevi. Within the PAM subgroup, we found no significant correlation between MFGE8 expression and the presence of atypia in the respective specimen examined so far.Conclusions: We demonstrate a significant higher expression of MFGE8 in conjunctival melanoma compared to benign melanocytic lesions, suggesting that this protein may play a role in tumor progression of conjunctival melanocytic proliferations. Further experimental studies should be performed to better characterize MFGE8 involvement in conjunctival melanoma tumorigenesis.

Indicators for the total number of melanocytic naevi : an adjunct for screening campaigns. Observational study on 292 patients.

BACKGROUND: The presence of multiple melanocytic naevi is a strong risk factor for melanoma. Use of the whole body naevus count to identify at-risk patients is impractical. OBJECTIVES: To (i) identify a valid anatomical predictor of total naevus count; (ii) determine the number of naevi that most accurately predict total naevus count above 25, 50 and 100; and (iii) evaluate determinants of multiple melanocytic naevi and atypical naevi. METHODS: Clinical data from 292 consecutive Spanish patients consulting for skin lesions requiring debriding were collected throughout 2009 and 2010. Correlations between site-specific and whole body naevus counts were analysed. Cut-offs to predict total naevus counts were determined using the area under the receiver operating characteristic curve. RESULTS: The studied population was young (median age 31 years, interquartile range 28-43). The naevus count on the right arm correlated best with the total nevus count (R(2) 0·80 for men, 0·86 for women). Presence of at least five naevi on the right arm was the strongest determinant of a total naevus count above 50 [odds ratio (OR) 34·4, 95% confidence interval (CI) 13·9-85·0] and of having at least one atypical naevus (OR 5·7, 95% CI 2·4-13·5). Cut-off values of 6, 8 and 11 naevi on the right arm best predicted total naevus count above 25, 50 and 100, respectively. CONCLUSIONS: Our results support the arm as a practical and reliable site to estimate the total naevus count when screening or phenotyping large populations. Threshold values for the number of naevi on the arm are proposed to help identify patients for melanoma screening.

MART-1 peptide vaccination plus IMP321 (LAG-3Ig fusion protein) in patients receiving autologous PBMCs after lymphodepletion: results of a Phase I trial.

BACKGROUND: Immunotherapy offers a promising novel approach for the treatment of cancer and both adoptive T-cell transfer and immune modulation lead to regression of advanced melanoma. However, the potential synergy between these two strategies remains unclear. METHODS: We investigated in 12 patients with advanced stage IV melanoma the effect of multiple MART-1 analog peptide vaccinations with (n = 6) or without (n = 6) IMP321 (LAG-3Ig fusion protein) as an adjuvant in combination with lymphodepleting chemotherapy and adoptive transfer of autologous PBMCs at day (D) 0 (Trial registration No: NCT00324623). All patients were selected on the basis of ex vivo detectable MART-1-specific CD8 T-cell responses and immunized at D0, 8, 15, 22, 28, 52, and 74 post-reinfusion. RESULTS: After immunization, a significant expansion of MART-1-specific CD8 T cells was measured in 83% (n = 5/6) and 17% (n = 1/6) of patients from the IMP321 and control groups, respectively (P < 0.02). Compared to the control group, the mean fold increase of MART-1-specific CD8 T cells in the IMP321 group was respectively >2-, >4- and >6-fold higher at D15, D30 and D60 (P < 0.02). Long-lasting MART-1-specific CD8 T-cell responses were significantly associated with IMP321 (P < 0.02). At the peak of the response, MART-1-specific CD8 T cells contained higher proportions of effector (CCR7⁻ CD45RA⁺/⁻) cells in the IMP321 group (P < 0.02) and showed no sign of exhaustion (i.e. were mostly PD1⁻CD160⁻TIM3⁻LAG3⁻2B4⁺/⁻). Moreover, IMP321 was associated with a significantly reduced expansion of regulatory T cells (P < 0.04); consistently, we observed a negative correlation between the relative expansion of MART-1-specific CD8 T cells and of regulatory T cells. Finally, although there were no confirmed responses as per RECIST criteria, a transient, 30-day partial response was observed in a patient from the IMP321 group. CONCLUSIONS: Vaccination with IMP321 as an adjuvant in combination with lymphodepleting chemotherapy and adoptive transfer of autologous PBMCs induced more robust and durable cellular antitumor immune responses, supporting further development of IMP321 as an adjuvant for future immunotherapeutic strategies.

Heterogeneous T-cell response to MAGE-A10(254-262): high avidity-specific cytolytic T lymphocytes show superior antitumor activity.

MAGE-encoded antigens, which are expressed by tumors of many histological types but not in normal tissues, are suitable candidates for vaccine-based immunotherapy of cancers. Thus far, however, T-cell responses to MAGE antigens have been detected only occasionally in cancer patients. In contrast, by using HLA/peptide fluorescent tetramers, we have observed recently that CD8(+) T cells specific for peptide MAGE-A10(254-262) can be detected frequently in peptide-stimulated peripheral blood mononuclear cells from HLA-A2-expressing melanoma patients and healthy donors. On the basis of these results, antitumoral vaccination trials using peptide MAGE-A10(254-262) have been implemented recently. In the present study, we have characterized MAGE-A10(254-262)-specific CD8(+) T cells in polyclonal cultures and at the clonal level. The results indicate that the repertoire of MAGE-A10(254-262)-specific CD8(+) T cells is diverse both in terms of clonal composition, efficiency of peptide recognition, and tumor-specific lytic activity. Importantly, only CD8(+) T cells able to recognize the antigenic peptide with high efficiency are able to lyse MAGE-A10-expressing tumor cells. Under defined experimental conditions, the tetramer staining intensity exhibited by MAGE-A10(254-262)-specific CD8(+) T cells correlates with efficiency of peptide recognition so that "high" and "low" avidity cells can be separated by FACS. Altogether, the data reported here provide evidence for functional diversity of MAGE-A10(254-262)-specific T cells and will be instrumental for the monitoring of peptide MAGE-A10(254-262)-based clinical trials.

Profile of a serial killer: cellular and molecular approaches to study individual cytotoxic T-cells following therapeutic vaccination.

T-cell vaccination may prevent or treat cancer and infectious diseases, but further progress is required to increase clinical efficacy. Step-by-step improvements of T-cell vaccination in phase I/II clinical studies combined with very detailed analysis of T-cell responses at the single cell level are the strategy of choice for the identification of the most promising vaccine candidates for testing in subsequent large-scale phase III clinical trials. Major aims are to fully identify the most efficient T-cells in anticancer therapy, to characterize their TCRs, and to pinpoint the mechanisms of T-cell recruitment and function in well-defined clinical situations. Here we discuss novel strategies for the assessment of human T-cell responses, revealing in part unprecedented insight into T-cell biology and novel structural principles that govern TCR-pMHC recognition. Together, the described approaches advance our knowledge of T-cell mediated-protection from human diseases.

Child sun protection in New Zealand: parental view and societal responsibilities

Issue addressed: Cutaneous melanoma is a significant health problem in New Zealand. Excessive sun exposure in early life increases subsequent risk. This study investigated parental opinions, understanding and practices concerning the sun protection of young children. The study aimed to identify areas where improvements in sun protection may be most needed. Methods: Parents were recruited through licensed childcare centres and kindergartens in Dunedin to take part in semi-structured focus groups. Feedback was obtained from participants in response to summary reports based on audiotapes. Results: Parents noted increased social acceptability of sun protective behaviours and child sunburn was now unacceptable. Past media campaigns were well recalled. The 'time to burn' used in media weather reports was easier to understand than the Ultra Violet Index (UVI), about which more information was wanted. Protective messages were expected to be straightforward, consistent and readily and regularly available. Local radio may provide the most timely, relevant information. There was a perceived lack of authoritative information about sunscreens and sunglasses and a shortage of acceptable protective clothing. Fuller information on sunscreen containers and greater use of UV Protection Factor (UPF) ratings for clothing and Eye Protection Factor (EPF) for sunglasses would assist. The use of shade and rescheduling of activities were scarcely mentioned. Conclusions: Parents were aware of the need for child sun protection but lacked confidence about how best to achieve this. Future health promotion programs should emphasise how optimal protection can be achieved more than why sun protection is needed. Programs should include a repertoire of strategies targeted towards individuals through the education of children and caregivers. They should also aim at achieving modifications in physical and social environments, including appropriate product design and promotion. So what?: The development of a balanced, comprehensive program with environmental components that reinforce protective behaviours has the potential to sustain sun protection among the largest number of children in the longer term.

Particulate formulations for the delivery of poly(I:C) as vaccine adjuvant.

Current research and development of antigens for vaccination often center on purified recombinant proteins, viral subunits, synthetic oligopeptides or oligosaccharides, most of them suffering from being poorly immunogenic and subject to degradation. Hence, they call for efficient delivery systems and potent immunostimulants, jointly denoted as adjuvants. Particulate delivery systems like emulsions, liposomes, nanoparticles and microspheres may provide protection from degradation and facilitate the co-formulation of both the antigen and the immunostimulant. Synthetic double-stranded (ds) RNA, such as polyriboinosinic acid-polyribocytidylic acid, poly(I:C), is a mimic of viral dsRNA and, as such, a promising immunostimulant candidate for vaccines directed against intracellular pathogens. Poly(I:C) signaling is primarily dependent on Toll-like receptor 3 (TLR3), and on melanoma differentiation-associated gene-5 (MDA-5), and strongly drives cell-mediated immunity and a potent type I interferon response. However, stability and toxicity issues so far prevented the clinical application of dsRNAs as they undergo rapid enzymatic degradation and bear the potential to trigger undue immune stimulation as well as autoimmune disorders. This review addresses these concerns and suggests strategies to improve the safety and efficacy of immunostimulatory dsRNA formulations. The focus is on technological means required to lower the necessary dosage of poly(I:C), to target surface-modified microspheres passively or actively to antigen-presenting cells (APCs), to control their interaction with non-professional phagocytes and to modulate the resulting cytokine secretion profile.

Peptabody-EGF: a novel apoptosis inducer targeting ErbB1 receptor overexpressing cancer cells.

The epidermal growth factor receptor (EGFR) plays a central role in cell life by controlling processes such as growth or proliferation. This receptor is commonly overexpressed in a number of epithelial malignancies and its upregulation is often associated with an aggressive phenotype of the tumor. Thus, targeting of EGFR represents a very promising challenge in oncology, and antibodies raised against this receptor have been investigated as potential antitumor agents. Various putative mechanisms of action were proposed for such antibodies, including decreased proliferation, induction of apoptosis, stimulation of the immunological response against targeted cancer cells or combinations thereof. We report here the development of an alternative high affinity molecule that is directed against EGFR. Production of this pentameric protein, named peptabody-EGF, includes expression in a bacterial expression system and subsequent refolding and multimerization of peptabody monomers. The protein complex contains 5 human EGF ligand domains, which confer specific binding towards the extracellular portion of EGFR. Receptor binding of the peptabody-EGF had a strong antiproliferative effect on different cancer cell lines overexpressing EGFR. However, cells expressing constitutive levels of the target receptor were barely affected. Peptabody-EGF treated cancer cells exhibited typical characteristics of apoptosis, which was found to be induced within 30 min after the addition of the peptabody-EGF. In vitro experiments demonstrated a significantly higher binding activity for peptabody-EGF than for the therapeutic monoclonal EGFR antibody Mab-425. Furthermore, the antitumor action provoked by the peptabody-EGF was greatly superior than antibody mediated effects when tested on EGFR overexpressing cancer cell lines. These findings suggest a potential application of this high affinity molecule as a novel tool for anti-EGFR therapy.

Optimization and inhibition of the adherent ability of Plasmodium falciparum-infected erythrocytes

The vast majority of the 1-2 million malaria associated deaths that occur each year are due to anemia and cerebral malaria (the attachment of erythrocytes containing mature forms of Plasmodium falciparum to the endothelial cells that line the vascular beds of the brain). A "model" system"for the study of cerebral malaria employs amelanotic melanoma cells as the "target"cells in an vitro cytoadherence assay. Using this model system we determined that the optimum pH for adherence is 6.6 to 6.8, that high concentrations of Ca²* (50mM) result in increased levels of binding, and that the type of buffer used influences adherence (Bis Tris > MOPS > HEPES > PIPES). We also observed that the ability of infected erythrocytes to cytoadhere varied from (erythrocyte) donor to donor. We have produced murine monoclonal antibodies against P. falciparum-infected red cells which recognized modified forms of human band 3; these inhibit the adherence of infected erythrocytes to melanoma cells in a doso responsive fashion. Antimalarials (chloroquine, quinacrine, mefloquine, artemisinin), on the other hand, affected adherence in an indirect fashion i.e. since cytoadherence is due, in part to the presence of knobs on the surface of the infected erythrocyte, and knob formation is dependent on intracellular parasite growth, when plasmodial development is inhibited so is knob production, and consequently adherence is ablated.

Characterization of Melan-A reactive memory CD8+ T cells in a healthy donor.

Melan-A specific CD8+ T cells are thought to play an important role against the development of melanoma. Their in vivo expansion is often observed with advanced disease. In recent years, low levels of Melan-A reactive CD8+ T cells have also been found in HLA-A2 healthy donors, but these cells harbor naive characteristics and are thought to be mostly cross-reactive for the Melan-A antigen. Here, we report on a large population of CD8+ T cells reactive for the Melan-A antigen, identified in one donor with no evidence of melanoma. Interestingly, this population is oligoclonal and displays a clear memory phenotype. However, a detailed study of these cells indicated that they are unlikely to be directly specific for melanoma, so that their in vivo expansion may have been driven by an exogenous antigen. Screening of a Melan-A cross-reactive peptide library suggested that these cells may be specific for an epitope derived from a Mycobacterium protein, which would provide a further example of CD8+ T cell cross-reactivity between a pathogen antigen and a tumor antigen. Finally, we discuss potential perspectives regarding the role of such cells in heterologous immunity, by influencing the balance between protective immunity and pathology, e.g. in the case of melanoma development.