Clever-1 in cancer – Assessing the efficacy of a novel immunotherapy approach in patient derived explant cultures

Abstract

The efficacy of oncological treatments has developed significantly in the past few decades but yet various types of cancer still lack curative treatment. In cancer immunotherapies the object is to guide one’s own immune system to detect and desolate the cancerous cells. This method allows reduced use of toxic chemotherapies in oncology. With the use of immunotherapies there have been unprecedented results in treated cancer patients on the depletion of tumor and metastasis. A form of active immunotherapy called immune checkpoint blockade (ICB) targets the key regulators of the immune system and induce inflammatory activation, aiming to re-establish inflammation in the site of the tumor. Targeting of immunosuppressive macrophages with anti-Clever-1 drug is a novel approach in immune-oncological treatments. Humanized anti-Clever-1 antibody is already in phase I/II clinical trials in cancer patients with selected metastatic or inoperable solid tumors and this study is aimed to help to understand the biological effect of this drug in cancer.

With the use of breast cancer patient material that was acquired in collaboration with Turku university hospital we were able to study the expression of Clever-1+ macrophages and CD8+ T cells in the tumor microenvironment with use of immunohistochemistry. In addition, we conducted a novel assay where we co-cultured the patient tumor tissue with peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) that are immune cells we extracted from the blood of the test subjects and treated them with anti-Clever-1 antibody. The idea of this assay was to image if the treated cells induce apoptosis in the tumor in relation to control samples.

This unique assay made it possible for us to image the biological response of the tumor tissue more accurately than with the use of basic 2D cell cultures. The results show how these anti-Clever-1 treated PBMCs induce higher amounts of apoptosis in the tumor compared to the controls. This assay thus proved unprecedented results on anti-Clever-1 treatment’s biological effects in the tumor site and is a solid addition to previous studies on the subject. What is more, this novel explant assay is applicable to be used in further studies using different combinations of antibodies and in imaging their biological effects in the tissue, ex vivo.

Onkologisten hoitojen tehokkuus on kehittynyt paljon viimeisten vuosikymmenten aikana, mutta lukuisille syöpätyypeille ei edelleenkään ole tehokasta hoitoa. Syövän immuunihoidoissa ohjataan potilaan omaa immuunijärjestelmää tuhoamaan syöpäsolut. Näin voidaan osittain välttää tai vähentää toksisten sytostaattihoitojen käyttöä onkologiassa. Immuunihoidoilla yksin tai yhdistämällä ne perinteisiin syöpähoitoihin on saatu ennennäkemättömiä tuloksia syövän ja sen metastaasien reduktiossa. Eräs aktiivisen immuuniterapian muoto on ICB-hoito (immune checkpoint blockade), jossa elimistön immuunijärjestelmän syöpää vastustavat ominaisuudet pyritään aktivoimaan. Tähän perustuva, immunosuppressiivisiin makrofageihin vaikuttava anti-Clever-1 vasta-aine on uusi mahdollinen immuno-onkologinen hoito. Clever-1 vasta-ainetta on jo käytetty vaiheen I/II kliinisissä kokeissa syöpäpotilailla. Tässä tutkimuksessa selvitettiin Clever-1 vasta-ainehoidon biologisia vaikutuksia ihmisen syöpäkudoksessa ex vivo.

Turun yliopistollisesta keskussairaalasta saatujen rintasyöpänäytteiden avulla pystyimme tutkimaan Clever-1 positiivisten makrofagien ja T-solujen määrää kasvainkudoksessa ja niiden sijoittumista kasvaimen mikroympäristössä käyttäen immunohistokemiallisia menetelmiä. Lisäksi, teimme kokeen, missä käsittelimme potilaiden kasvainkudosta vastaavien potilaiden verestä eristetyillä perifeerisillä mononukleaarisilla soluilla (PBMC, peripheral blood mononuclear cell), joita oli käsitelty anti-Clever-1 vasta-aineella. Tässä tutkimme käsiteltyjen solujen vaikutusta syöpäsoluihin ja kasvainkudoksessa indusoituneen apoptoosin määrää kvalitatiivisesti.

Tämä ainutlaatuinen koe mahdollisti kasvainkudoksen biologisen vasteen kuvantamista paremmin kuin aiemmin yleisesti käytetyllä kaksiulotteisella solukasvatuksella. Koe osoitti, kuinka potilaan käsitellyt PBMC solut infiltroivat kasvainkudokseen ja aiheuttavat apoptoosia kasvainkudoksessa, kun soluja esikäsiteltiin anti-Clever-1 vasta-aineella.