Immuno-oncology of human prostate cancer : phenotypical characterization and study of the tumor-derived, androgen-regulated immunosuppressive microenvironment

Le cancer de la prostate est le cancer le plus fréquemment diagnostiqué chez les hommes canadiens et la troisième cause de décès relié au cancer. Lorsque diagnostiqué à un stade précoce de la maladie, le cancer de la prostate est traité de manière curative par chirurgie et radiothérapie. Par contre, les thérapies actuelles ne peuvent éradiquer la maladie lorsqu’elle progresse à des stades avancés. Ces thérapies, comme la chimiothérapie et l’hormonothérapie, demeurent donc palliatives. Il est primordial d’optimiser de nouvelles thérapies visant l’élimination des cellules cancéreuses chez les patients atteints des stades avancés de la maladie. Une de ces nouvelles options thérapeutiques est l’immunothérapie. L’immunothérapie du cancer a fait des progrès considérables durant les dernières années. Cependant, les avancements encourageants obtenus lors d’essais précliniques ne se sont pas encore traduits en des résultats cliniques significatifs. En ce qui concerne le cancer de la prostate, les résultats négligeables suivants des interventions immunothérapeutiques peuvent être causés par le fait que la plupart des études sur le microenvironnement immunologique furent effectuées chez des modèles animaux. De plus la majorité des études sur l’immunologie tumorale humaine furent effectuées chez des patients atteints d’autres cancers, tels que le mélanome, et non chez les patients atteints du cancer de la prostate. Donc, le but central de cette thèse de doctorat est d’étudier le microenvironnement immunologique chez les patients atteints du cancer de la prostate afin de mieux définir les impacts de la tumeur sur le développement de la réponse immunitaire antitumorale. Pour réaliser ce projet, nous avons établi deux principaux objectifs de travail : (i) la caractérisation précise des populations des cellules immunitaires infiltrant la tumeur primaire et les ganglions métastatiques chez les patients atteints du cancer de la prostate; (ii) l’identification et l’étude des mécanismes immunosuppressifs exprimés par les cellules cancéreuses de la prostate. Les résultats présentés dans cette thèse démontrent que la progression du cancer de la prostate est associée au développement d’un microenvironnement immunosuppressif qui, en partie, est régulé par la présence des androgènes. L’étude initiale avait comme but la caractérisation du microenvironnement immunologique des ganglions drainant la tumeur chez des patients du cancer de la prostate. Les résultats présentés dans le chapitre III nous a permis de démontrer que les ganglions métastatiques comportent des signes cellulaires et histopathologiques associés à une faible réactivité immunologique. Cette immunosuppression ganglionnaire semble dépendre de la présence des cellules métastatiques puisque des différences immunologiques notables existent entre les ganglions non-métastatiques et métastatiques chez un même patient. La progression du cancer de la prostate semble donc associée au développement d’une immunosuppression affectant les ganglions drainant la tumeur primaire. Par la suite, nous nous sommes intéressés à l’impact de la thérapie par déplétion des androgènes (TDA) sur le microenvironnement immunologique de la tumeur primaire. La TDA est associée à une augmentation marquée de l’inflammation prostatique. De plus, les protocoles d’immunothérapies pour le cancer de la prostate actuellement évalués en phase clinique sont dirigés aux patients hormonoréfractaires ayant subi et échoué la thérapie. Cependant, peu d’information existe sur la nature de l’infiltrat de cellules immunes chez les patients castrés. Il est donc essentiel de connaître la nature de cet infiltrat afin de savoir si celui-ci peut répondre de manière favorable à une intervention immunothérapeutique. Dans le chapitre IV, je présente les résultats sur l’abondance des cellules immunes infiltrant la tumeur primaire suivant la TDA. Chez les patients castrés, les densités de lymphocytes T CD3+ et CD8+ ainsi que des macrophages CD68+ sont plus importantes que chez les patients contrôles. Nous avons également observé une corrélation entre la densité de cellules NK et une diminution du risque de progression de la maladie (rechute biochimique). Inversement, une forte infiltration de macrophages est associée à un plus haut risque de progression. Conjointement, durant cette étude, nous avons développé une nouvelle approche informatisée permettant la standardisation de la quantification de l’infiltrat de cellules immunes dans les échantillons pathologiques. Cette approche facilitera la comparaison d’études indépendantes sur la densité de l’infiltrat immun. Ces résultats nous ont donc permis de confirmer que les effets pro-inflammatoires de la TDA chez les patients du cancer de la prostate ciblaient spécifiquement les lymphocytes T et les macrophages. L’hypothèse intéressante découlant de cette étude est que les androgènes pourraient réguler l’expression de mécanismes immunosuppressifs dans la tumeur primaire. Dans le chapitre V, nous avons donc étudié l’expression de mécanismes immunosuppressifs par les cellules cancéreuses du cancer de la prostate ainsi que leur régulation par les androgènes. Notre analyse démontre que les androgènes augmentent l’expression de molécules à propriétés immunosuppressives telles que l’arginase I et l’arginase II. Cette surexpression dépend de l’activité du récepteur aux androgènes. Chez les patients castrés, l’expression de l’arginase II était diminuée suggérant une régulation androgénique in vivo. Nous avons observé que l’arginase I et l’arginase II participent à la prolifération des cellules du cancer de la prostate ainsi qu’à leur potentiel immunosuppressif. Finalement, nous avons découvert que l’expression de l’interleukin-8 était aussi régulée par les androgènes. De plus, l’interleukin-8, indépendamment des androgènes, augmente l’expression de l’arginase II. Ces résultats confirment que les androgènes participent au développement d’une microenvironnement immunosuppressif dans le cancer de la prostate en régulant l’expression de l’arginase I, l’arginase II et l’interleukin-8. En conclusion, les résultats présentés dans cette thèse témoignent du caractère unique du microenvironnement immunologique chez les patients atteints du cancer de la prostate. Nos travaux ont également permis d’établir de nouvelles techniques basées sur des logiciels d’analyse d’image afin de mieux comprendre le dialogue entre la tumeur et le système immunitaire chez les patients. Approfondir les connaissances sur les mécanismes de régulation du microenvironnement immunologique chez les patients atteint du cancer de la prostate permettra d’optimiser des immunothérapies mieux adaptées à éradiquer cette maladie.

Promotion of a cancer-like phenotype, through chronic exposure to inflammatory cytokines and hypoxia in a bronchial epithelial cell line model

Globally, lung cancer accounts for approximately 20% of all cancer related deaths. Five-year survival is poor and rates have remained unchanged for the past four decades. There is an urgent need to identify markers of lung carcinogenesis and new targets for therapy. Given the recent successes of immune modulators in cancer therapy and the improved understanding of immune evasion by tumours, we sought to determine the carcinogenic impact of chronic TNF-α and IL-1β exposure in a normal bronchial epithelial cell line model. Following three months of culture in a chronic inflammatory environment under conditions of normoxia and hypoxia (0.5% oxygen), normal cells developed a number of key genotypic and phenotypic alterations. Important cellular features such as the proliferative, adhesive and invasive capacity of the normal cells were significantly amplified. In addition, gene expression profiles were altered in pathways associated with apoptosis, angiogenesis and invasion. The data generated in this study provides support that TNF-α, IL-1β and hypoxia promotes a neoplastic phenotype in normal bronchial epithelial cells. In turn these mediators may be of benefit for biomarker and/or immune-therapy target studies. This project provides an important inflammatory in vitro model for further immuno-oncology studies in the lung cancer setting.

Inmunoterapia en pacientes con cáncer de pulmón de células no pequeñas versus terapia convencional. Revisión sistemática

RESUMEN Antecedentes y Justificación: El cáncer de pulmón es la principal causa de muerte relacionada con Cáncer en el mundo. El cáncer pulmonar de células no pequeñas (Non-Small-cell lung cancer NSCLC) representa el 85% de todos los cánceres de pulmón y en un 40% es diagnosticado tardíamente y con los tratamientos disponibles actualmente (cirugía, radioterapia y quimioterapia) presenta una supervivencia a 5 años entre el 10 y el 15%. En los últimos años han surgido nuevos tratamientos basados en la inmunoterapia que prometen mejorar la supervivencia de estos pacientes. Objetivo: Determinar la eficacia de la inmunoterapia en el tratamiento del cáncer de pulmón de células no pequeñas (NSCLC) con el fin de integrar la información disponible para su posterior uso en la clínica. Metodología: Se realizó búsqueda exhaustiva de la literatura disponible del 1 de Enero de 2003 al 31 de Diciembre de 2013. Se examinaron las siguientes bases de datos: Pubmed, Scielo, Medline, Lilacs, EMBASE, Bandolier, peDRO y Cochrane. Se utilizaron los términos MeSH de búsqueda: immunotherapy, NSCLC, clinical trials. Resultados: de 163 referencias identificadas en las bases de datos, 12 fueron seleccionadas para la revisión. Se identificaron 11 estrategias inmunoterapéuticas que fueron complementarias al uso de quimioterapia, radioterapia o ambas. No se encontró diferencia significativa entre la supervivencia global de los grupos de intervención y controles con excepción de 1 artículo. La mayoría de efectos secundarios fueron de leves a moderados y no hubo diferencias significativas entre los grupos. Discusión: no se evidenció un aumento significativo de la supervivencia global con la utilización de inmunoterapias, a excepción de la que emplea células asesinas inducidas por citocinas junto a células dendríticas. Sin embargo es necesario esperar resultados de estudios fase III en curso.

Valeur pronostique de CD73 et des lymphocytes T CD8 et optimisation de la vaccination de type GVAX dans le cancer de la prostate

CD73 est un ecto-enzyme qui a été associé à la suppression de l'immunité anti-tumorale. Ses valeurs pronostiques et thérapeutiques ont été mises de l'avant dans plusieurs types de cancer. La première hypothèse du projet est que l'expression de CD73 dans la tumeur prédit le pronostic des patients atteints du cancer de la prostate. L'expression de CD73 a été étudiée par immunofluorescence dans des échantillons de tumeur. Puis, des analyses univariées et multivariées ont été conduites pour déterminer si l'expression de CD73 permet de prédire la récidive biochimique des patients. Nous avons déterminé que CD73 prédit indépendamment le pronostic des patients atteints du cancer de la prostate. De plus, nous avons déterminé que son expression dans le tissu normal adjacent ou dans la tumeur prédit différemment la survenue de la récidive biochimique. La deuxième hypothèse est que l'inhibition de CD73 permet d'améliorer l'efficacité d'un vaccin thérapeutique contre le cancer de la prostate. L'effet d'un vaccin de type GVAX a été étudié dans des souris CD73KO ou en combinaison avec un anticorps ciblant CD73. Nous avons observé que l'efficacité du vaccin était augmentée dans les souris où CD73 était absent. Cependant, la combinaison avec l'anti-CD73 n'a pas permis d'améliorer l'efficacité.

Valeur pronostique de CD73 et des lymphocytes T CD8 et optimisation de la vaccination de type GVAX dans le cancer de la prostate

CD73 est un ecto-enzyme qui a été associé à la suppression de l'immunité anti-tumorale. Ses valeurs pronostiques et thérapeutiques ont été mises de l'avant dans plusieurs types de cancer. La première hypothèse du projet est que l'expression de CD73 dans la tumeur prédit le pronostic des patients atteints du cancer de la prostate. L'expression de CD73 a été étudiée par immunofluorescence dans des échantillons de tumeur. Puis, des analyses univariées et multivariées ont été conduites pour déterminer si l'expression de CD73 permet de prédire la récidive biochimique des patients. Nous avons déterminé que CD73 prédit indépendamment le pronostic des patients atteints du cancer de la prostate. De plus, nous avons déterminé que son expression dans le tissu normal adjacent ou dans la tumeur prédit différemment la survenue de la récidive biochimique. La deuxième hypothèse est que l'inhibition de CD73 permet d'améliorer l'efficacité d'un vaccin thérapeutique contre le cancer de la prostate. L'effet d'un vaccin de type GVAX a été étudié dans des souris CD73KO ou en combinaison avec un anticorps ciblant CD73. Nous avons observé que l'efficacité du vaccin était augmentée dans les souris où CD73 était absent. Cependant, la combinaison avec l'anti-CD73 n'a pas permis d'améliorer l'efficacité.

Using videotelephony to support paediatric oncology-related palliative care in the home : from abandoned RCT to acceptability study

Videotelephony (real-time audio-visual communication) has been used successfully in adult palliative home care. This paper describes two attempts to complete an RCT (both of which were abandoned following difficulties with family recruitment), designed to investigate the use of videotelephony with families receiving palliative care from a tertiary paediatric oncology service in Brisbane, Australia. To investigate whether providing videotelephone-based support was acceptable to these families, a 12-month non-randomised acceptability trial was completed. Seventeen palliative care families were offered access to a videotelephone support service in addition to the 24 hours ‘on-call’ service already offered. A 92% participation rate in this study provided some reassurance that the use of videotelephones themselves was not a factor in poor RCT participation rates. The next phase of research is to investigate the integration of videotelephone-based support from the time of diagnosis, through outpatient care and support, and for palliative care rather than for palliative care in isolation

Nutritional status and information needs of medical oncology patients receiving treatment at an Australian public hospital

This study aimed to identify: i) the prevalence of malnutrition according to the scored Patient Generated-Subjective Global Assessment (PG-SGA); ii) utilization of available nutrition resources; iii) patient nutrition information needs; and iv) external sources of nutrition information. An observational, cross-sectional study was undertaken at an Australian public hospital on 191 patients receiving oncology services. According to PG-SGA, 49% of patients were malnourished and 46% required improved symptom management and/or nutrition intervention. Commonly reported nutrition-impact symptoms included: peculiar tastes (31%), no appetite (24%) and nausea (24%). External sources of nutrition information were accessed by 37%, with popular choices being media/internet (n=19) and family/friends (n=13). In a sub-sample (n=65), 32 patients were aware of the available nutrition resources, 23 thought the information sufficient and 19 patients had actually read them. Additional information on supplements and modifying side effects was requested by 26 patients. Malnutrition is common in oncology patients receiving treatment at an Australian public hospital and almost half require improved symptom management and/or nutrition intervention. Patients who read the available nutrition information found it useful, however awareness of these nutrition resources and the provision of information on supplementation and managing symptoms requires attention.

Enhancing the capacity of oncology nurses to provide supportive care for patients with advanced cancer : evaluation of an educational intervention

Aim: This study aimed to enhance the capacity of oncology nurses to provide supportive care for patients with advanced cancer who have dependent children. ---------- Method: This was a pilot study of an educational intervention comprising a study-developed self-directed learning manual, supported by a day-long communication skills training workshop. Evaluation pre- and post-training included measures of stress and burnout, self-reports of confidence and attitudes, responses to clinical vignettes and video-taped interviews with simulated patients.---------- Results: Nurses found the educational intervention highly acceptable, and reported increased confidence in their ability to provide information and support for parents, and to initiate discussion about emotional issues. There were significant improvements in general communication skills and skills specific to this training, as well as reduced use of blocking.---------- Conclusion: Brief communication skills training supplemented with tailored educational resources can enhance confidence skills and knowledge of oncology nurses regarding their supportive care of parents with advanced cancer.

Factors influencing oncology nurses' approaches to accommodating cultural needs in palliative care

Aims and objectives: The purpose of this study is to explore the social construction of cultural issues in palliative care amongst oncology nurses. ---------- Background: Australia is a nation composed of people from different cultural origins with diverse linguistic, spiritual, religious and social backgrounds. The challenge of working with an increasingly culturally diverse population is a common theme expressed by many healthcare professionals from a variety of countries. ---------- Design: Grounded theory was used to investigate the processes by which nurses provide nursing care to cancer patients from diverse cultural backgrounds. ---------- Methods: Semi-structured interviews with seven Australian oncology nurses provided the data for the study; the data was analysed using grounded theory data analysis techniques. ---------- Results: The core category emerging from the study was that of accommodating cultural needs. This paper focuses on describing the series of subcategories that were identified as factors which could influence the process by which nurses would accommodate cultural needs. These factors included nurses' views and understandings of culture and cultural mores, their philosophy of cultural care, nurses' previous experiences with people from other cultures and organisational approaches to culture and cultural care. ---------- Conclusions: This study demonstrated that previous experiences with people from other cultures and organisational approaches to culture and cultural care often influenced nurses' views and understandings of culture and cultural mores and their beliefs, attitudes and behaviours in providing cultural care. ---------- Relevance to clinical practice: It is imperative to appreciate how nurses' experiences with people from other cultures can be recognised and built upon or, if necessary, challenged. Furthermore, nurses' cultural competence and experiences with people from other cultures need to be further investigated in clinical practice.

Implementation and evaluation of a new model of nursing practice in radiation oncology

Patients undergoing radiation therapy for cancer face a series of challenges that require support from a multidisciplinary team which includes radiation oncology nurses. However, the specific contribution of nursing, and the models of care that best support the delivery of nursing interventions in the radiotherapy setting, is not well described. In this case study, the Interaction Model of Client Health Behaviour and the associated principles of person-centred care were incorporated into a new model of care that was implemented in one radiation oncology setting in Brisbane, Australia. The new model of care was operationalised through a Primary Nursing/Collaborative Practice framework. To evaluate the impact of the new model for patients and health professionals, multiple sources of data were collected from patients and clinical staff prior to, during, and 18 months following introduction of the practice redesign. One cohort of patients and clinical staff completed surveys incorporating measures of key outcomes immediately prior to implementation of the model, while a second cohort of patients and clinical staff completed these same surveys 18 months following introduction of the model. In-depth interviews were also conducted with nursing, medical and allied health staff throughout the implementation phase to obtain a more comprehensive account of the processes and outcomes associated with implementing such a model. From the patients’ perspectives, this study demonstrated that, although adverse effects of radiotherapy continue to affect patient well-being, patients continue to be satisfied with nursing care in this specialty, and that they generally reported high levels of functioning despite undergoing a curative course of radiotherapy. From the health professionals’ perspective, there was evidence of attitudinal change by nursing staff within the radiotherapy department which reflected a greater understanding and appreciation of a more person-centred approach to care. Importantly, this case study has also confirmed that a range of factors need to be considered when redesigning nursing practice in the radiotherapy setting, as the challenges associated with changing traditional practices, ensuring multidisciplinary approaches to care, and resourcing a new model were experienced. The findings from this study suggest that the move from a relatively functional approach to a person-centred approach in the radiotherapy setting has contributed to some improvements in the provision of individualised and coordinated patient care. However, this study has also highlighted that primary nursing may be limited in its approach as a framework for patient care unless it is supported by a whole team approach, an appropriate supportive governance model, and sufficient resourcing. Introducing such a model thus requires effective education, preparation and ongoing support for the whole team. The challenges of providing care in the context of complex interdisciplinary relationships have been highlighted by this study. Aspects of this study may assist in planning further nursing interventions for patients undergoing radiotherapy for cancer, and continue to enhance the contribution of the radiation oncology nurse to improved patient outcomes.

Investigating the cost-effectiveness of video telephone based support for newly diagnosed paediatric oncology patients and their families: design of a randomised controlled trial

Background Providing ongoing family centred support is an integral part of childhood cancer care. For families living in regional and remote areas, opportunities to receive specialist support are limited by the availability of health care professionals and accessibility, which is often reduced due to distance, time, cost and transport. The primary aim of this work is to investigate the cost-effectiveness of videotelephony to support regional and remote families returning home for the first time with a child newly diagnosed with cancer Methods/design We will recruit 162 paediatric oncology patients and their families to a single centre randomised controlled trial. Patients from regional and remote areas, classified by Accessibility/Remoteness Index of Australia (ARIA+) greater than 0.2, will be randomised to a videotelephone support intervention or a usual support control group. Metropolitan families (ARIA+ ≤ 0.2) will be recruited as an additional usual support control group. Families allocated to the videotelephone support intervention will have access to usual support plus education, communication, counselling and monitoring with specialist multidisciplinary team members via a videotelephone service for a 12-week period following first discharge home. Families in the usual support control group will receive standard care i.e., specialist multidisciplinary team members provide support either face-to-face during inpatient stays, outpatient clinic visits or home visits, or via telephone for families who live far away from the hospital. The primary outcome measure is parental health related quality of life as measured using the Medical Outcome Survey (MOS) Short Form SF-12 measured at baseline, 4 weeks, 8 weeks and 12 weeks. The secondary outcome measures are: parental informational and emotional support; parental perceived stress, parent reported patient quality of life and parent reported sibling quality of life, parental satisfaction with care, cost of providing improved support, health care utilisation and financial burden for families. Discussion This investigation will establish the feasibility, acceptability and cost-effectiveness of using videotelephony to improve the clinical and psychosocial support provided to regional and remote paediatric oncology patients and their families.