Biomarkerstudie van PDR001 in combinatie met MCS110 bij maagkanker

<Achtergrond>

1. Huidige status van behandelingsopties bij gevorderde maagkanker.

2. Huidige status van de ontwikkeling van immunotherapie bij maagkanker

   • Het immuunsysteem inzetten om kankercellen te bestrijden, is een van de belangrijkste strategieën bij de ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen voor bijna alle soorten solide tumoren, waaronder maagkanker.
   • Bij PD L1 waarbij maagkanker tot uiting komt, toont de anti-PD1-antilichaammonotherapie (pembrolizumab) de antitumoreffectiviteit aan. (Bang YJ et al. 2015)
   • Anti-PDL1-antilichaam (Avelumab) gebruikt in de eerstelijns onderhoudssetting of tweedelijnssetting van biomarker-niet-geselecteerde maagkanker vertoont ook veelbelovende antitumorwerkzaamheid (Chung HC et al. ECCO/ESMO 2015, Oh DY et al. ASCO GI 2016)
   • Er zijn veel klinische onderzoeken met immuno-oncologische (IO) middelen aan de gang in eerstelijnssetting, tweedelijnssetting, derdelijnssetting en refractaire setting. Er worden verschillende strategieën gebruikt, dat wil zeggen IO-monotherapie in een door biomarkers geselecteerde populatie, IO+IO-combinatie, IO+cytotoxische chemotherapie en IO+andere gerichte middelen om de werkzaamheid van het versterken van het immuunsysteem te verbeteren.
   • Toch kennen we de exacte biomarker voor deze IO-agentia bij maagkanker niet. Niet alle patiënten profiteren van deze middelen.

3. Het belang van de micro-omgeving van tumoren

   • Vanuit het oogpunt van immunotherapie moet de tumor micro-omgeving (TME) worden overwogen voor succesvolle immunotherapie.
   • In TME bestaan ​​veel componenten die werken voor antitumorimmuniteit en intratumorale immunosuppressie. (Pitt JM et al. 2016)
   • De meest cruciale en directe controle van tumorcellen wordt uitgevoerd door CD4+ T-helpercel en CD8+ cytotoxische T-lymfocyt (CTL). Th1-respons, gekenmerkt door T-celproductie van IFN-ɣ, TNF-α, IL-2 worden beschouwd als de essentiële subset voor tumorafstoting. De Th1-respons draagt ​​echter ook bij aan het ontsnappen van de tumor via IFN-ɣ-gemedieerde expressie van de remmende controlepuntmoleculen PDL1 of via de selectie van resistente klonen door middel van tumor-immunoediting.
   • Langdurige blootstelling aan tumorantigeen induceert Th1-cellen en andere T-cellen die het typische polyfunctionele fenotype missen en die remmende receptoren zoals PDL1 tot expressie brengen. LAG-3 en TIM-3.
   • Andere subsets van CD4+T-cellen remmen antitumor immuunresponsen. CD4+Tregs is het voorbeeld. Tregs remmen de antitumoractiviteit van CTL's en NK-cellen, direct of indirect via APC's. Naast Tregs kunnen Th2-cellen ook door Tcell geïnduceerde tumorafstoting blokkeren.
   • TME kan ook direct de intratumorale T-celproliferatie belemmeren, en fungeert als een ander mechanisme voor tumorontwijking van immuunsurveillance. IDO-productie binnen de TME is het voorbeeld. IDO geproduceerd door myeloïde cellen en kankercellen kataboliseert tryptofaan om kynurenine te genereren, dat samen de omzetting van naïeve T-cellen in Tregs bevordert, remming van Treg-herprogrammering naar potentieel antitumorale Th-cellen, en MDSC-functies verhoogt door opregulering van IL-6-expressie.

4. De rol van gepolariseerde macrofagen in TME

   • Macrofagen zijn een van de belangrijkste componenten van de TME, worden gerekruteerd door chemokinen zoals M-CSF en chemokine CC-motiefligand 2, en worden voornamelijk geproduceerd uit tumorcellen (Wiktor-Jedrzejczak W, et al. 1996)
   • Macrofagen zijn dynamische cellen die verschillende functionele programma's tot expressie kunnen brengen als reactie op micro-omgevingssignalen (Mantovani A, et al. 2004)
   • Bacteriële stimuli, IFN-ɣ en GM-CSF bevorderen een pro-inflammatoir M1-gepolariseerd fenotype, terwijl M-CSF, IL-4 en IL-13 de aanmaak van folaatreceptor b positief, IL-10 producerend, immunosuppressief, M2-gepolariseerd bevorderen macrofagen. (Murray PJ, et al. 2011). M1-macrofagen versterken ook TH1-responsen, waardoor een positieve feedbacklus ontstaat in de antitumorrespons.
   • Macrofagen die tumorweefsels infiltreren, ook wel tumor-geassocieerde macrofagen (TAM's) genoemd, kunnen worden aangestuurd door tumor-afgeleide en T-cel-afgeleide cytokines om zo'n gepolariseerd fenotype te verkrijgen, en spelen een sleutelrol bij het ondermijnen van adaptieve immuniteit en in ontstekingscircuits die de groei en progressie van tumoren bevorderen. (Mantovani A, et al. 2002)
   • Volledig gepolariseerde M1- en M2-macrofagen zijn de uitersten van een continuüm van functionele toestanden; in tegenstelling tot deze binaire M1/M2-definitie, zijn er verschillende andere afzonderlijke populaties die kenmerken van beide typen delen. Ojalvo LS, et al. 2009)
   • De M2-gepolariseerde macrofagen bevorderen tumorprogressie en metastase door circuits te activeren die tumorgroei, adaptieve immuniteit, stromavorming en angiogenese reguleren, en kunnen worden gebruikt als prognostische indicatoren. (Balkwill F, et al. 2001)

5. De rol van gepolariseerde macrofagen bij maagkanker

   • Bij maagkanker is infiltratie van gepolariseerde TAM's een onafhankelijke prognostische factor. (Zhang, et al. 2015)
   • Het aantal peritoneale macrofagen met het M2-fenotype (CD68+CD163+ of CD68+CD204+) was significant hoger bij maagkankerpatiënten met peritoneale disseminatie dan bij patiënten zonder peritoneale disseminatie. (Yamaguchi et al. 2015)
   • Hogere expressie van M2-gerelateerd messenger-RNA (IL-10, VEGF-A, VEGF-C, MMP-1, amphireguline), lagere expressie van M1-gerelateerd messenger-RNA (TNF-am CD80, CD86, IL-12p40) werden bevestigd in de TAM van maagkanker.
   • Interessant is dat co-cultuur van macrofagen met maagkankercellen het M1-fenotype omzet in het M2-fenotype. Bovendien resulteerde het naast elkaar bestaan ​​van MKN45-cellen met M2-macrofagen in de proliferatie van kankercellen en een versnelling van de tumorgroei in het xenograft-model.
   • In ons ziekenhuis onderzochten we de prognostische betekenis van TAM bij MSI-hoge maagkankers met behulp van IHC. (Kim et al. 2015) CD68 en CD163 werden gebruikt als markers voor respectievelijk totaal infiltrerende macrofagen en M2-gepolariseerde macrofagen. De dichtheid van CD68+ of CD163+ TAM's in vier verschillende gebieden (epitheliale en stromale compartimenten van zowel het tumorcentrum als het invasieve front) werd geanalyseerd in 143 gevallen van MSI-hooggevorderde maagkanker.

   In multivariate overlevingsanalyse waren CD163 + TAM's in vier gecombineerde gebieden, stromale en epitheliale compartimenten van zowel het tumorcentrum als het invasieve front onafhankelijke prognostische indicator bij MSI-hoge maagkankers.

   • Gepolariseerd CD163+ TAM zou ook geassocieerd zijn met verhoogde angiogenese en CXCL12-expressie bij maagkanker (Park et al. 2015)
   • We onderzochten de rol van cytokine en angiogene factoren bij maagkanker (Ock et al. 2015, Ock et al. 2016). Een hoog serumgehalte van M-CSF wordt in verband gebracht met een slecht overlevingsresultaat bij maagkankerpatiënten die standaard eerstelijns chemotherapie kregen.

6. Potentieel van combinatie van PD1-remmer en CSF-1-remmer

   • Blokkering van koloniestimulerende factor-1 (CSF-1) beperkt de infiltratie van macrofagen en verbetert de respons van borstcarcinomen op chemotherapie. (Ruffel B et al. Kankercel 2014)
   • In het BRAF-mutante melanoommodel verminderde CSF1R-remmer (PLX3397) de rekrutering van CD11bC Gr1lo en CD11bC Gr1int M2-achtige macrofagen, maar dit ging gepaard met een ophoping van CD11bC Gr1hi-cellen. PDL1-expressie op resterende myeloïde cellen dempte mogelijk de antitumoreffectiviteit van BRAF-remmer (PLX3397) en PLX4720 in combinatie, aangezien PD1 / PDL1-asblokkade de uitkomst verbeterde. (Ngiow SF et al. 2015)
   • In het pancreaskankermodel kan het remmen van signalering door de myeloïde groeifactorreceptor CSF1R macrofaagresponsen functioneel herprogrammeren die de antigeenpresentatie en productieve antitumor T-celresponsen verbeteren. (Zhu Y et al. 2014) CSF1R blokkade echter ook opgereguleerde T-cel checkpoint-moleculen, waaronder PDL1 en CTLA4, waardoor gunstige therapeutische effecten werden beperkt.
   • In deze gevallen verminderde de combinatie van CSF1R-blokkade en PD1- of CTLA4-remmer de tumorprogressie krachtig.

<Proefopzet en plan> Elk doseringsinterval is 3 weken.

1. Voor de 1e dosis MCS110 wordt de 1e verse tumorbiopsie uitgevoerd.
2. Na de 1e dosis MCS110 monotherapie, zal een 2e verse tumorbiopsie worden gedaan
3. Vervolgens wordt de combinatie van MCS110 met PDR001 gestart.
4. Na de 1e dosis MCS110/PDR001-combinatie, wordt een 3e verse tumorbiopsie uitgevoerd.
5. Daarna zal de MCS110/PDR001-combinatie aan de patiënten worden toegediend tot ziekteprogressie, ondraaglijke toxiciteit of intrekking van de toestemming van de patiënt.
6. Op het moment van ziekteprogressie zal indien mogelijk vers tumorweefsel worden verkregen (optioneel).
7. Op elk tijdstip van de tumorbiopsie zal bloedafname worden begeleid.
8. Tumorresponsevaluatie zal elke 2 cycli van MCS110/PDR001-combinatiebehandeling worden uitgevoerd.

Translationeel onderzoek dat zal worden uitgevoerd. De beschrijving van biomarkerveranderingen zal het belangrijkste doel van deze biomarkerstudie zijn. Daarom is het translationele onderzoek de belangrijkste interesse van deze studie.

De kandidaat-biomarkers zijn zoals hieronder, overgenomen uit de klinische studie MCS110Z2102. De exacte analyse-items zullen echter worden gekozen op basis van de hoeveelheid tumorweefsel en de ontwikkeling van de wetenschap tijdens de studieperiode. De belangrijkste focus zal liggen op PDL1, TAM, TIL.