Biomarkørstudie av PDR001 i kombinasjon med MCS110 i magekreft

<Bakgrunn>

1. Nåværende status for behandlingsalternativer ved avansert magekreft.

2. Nåværende status for immunterapiutvikling i magekreft

   • Å utnytte immunsystemet for å bekjempe kreftceller er en av fremhevingsstrategiene i utvikling av nye medikamenter i nesten alle typer solide svulster, inkludert magekreft.
   • Ved PD L1-uttrykkende magekreft viser anti-PD1-antistoffmonoterapien (pembrolizumab) antitumoreffekten. (Bang YJ et al. 2015)
   • Anti-PDL1-antistoff (Avelumab) brukt i førstelinjevedlikeholdsinnstillingen eller andrelinjeinnstillingen for biomarkør-uselektert magekreft viser også lovende antitumoreffekt (Chung HC et al. ECCO/ESMO 2015, Oh DY et al. ASCO GI 2016)
   • Det er mange kliniske studier som bruker immunonkologiske (IO)-midler som pågår i 1.-linje-innstilling, 2.-linje-setting, 3.-linje-innstilling og refraktær setting. Flere strategier blir brukt, det vil si IO-monoterapi i biomarkør-selektert populasjon, IO+IO-kombinasjon, IO+cytotoksisk kjemoterapi og IO+andre målrettede midler for å forbedre effekten av å utnytte immunsystemet.
   • Likevel vet vi ikke den eksakte biomarkøren for disse IO-midlene i magekreft. Ikke alle pasienter får fordelen med disse midlene.

3. Betydningen av tumormikromiljø

   • Fra et immunterapisynspunkt bør tumormikromiljøet (TME) vurderes for vellykket immunterapi.
   • I TME eksisterer mange komponenter som virker for antitumorimmunitet og intratumoral immunsuppresjon. (Pitt JM et al. 2016)
   • Den mest avgjørende og direkte kontrollen av tumorceller utføres av CD4+ T-hjelpecelle og CD8+ cytotoksisk T-lymfocytt (CTL). Th1-respons, karakterisert ved T-celleproduksjon av IFN-ɣ, TNF-α, IL-2, anses å være den essensielle undergruppen for tumoravvisning. Th1-respons bidrar imidlertid også til tumorflukt via IFN-ɣ-mediert ekspresjon av de hemmende sjekkpunktmolekylene PDL1 eller via seleksjon av resistente kloner gjennom tumorimmunoredigering.
   • Langvarig eksponering for tumorantigen induserer Th1-celler og andre T-celler som mangler den typiske polyfunksjonelle fenotypen og som uttrykker hemmende reseptorer som PDL1. LAG-3 og TIM-3.
   • Andre undergrupper av CD4+T-celler hemmer antitumorimmunresponser. CD4+Tregs er eksempelet. Tregs hemmer antitumoraktiviteten til CTL-er og NK-celler enten direkte eller indirekte via APC-er. I tillegg til Tregs kan Th2-celler også blokkere Tcell-indusert tumoravvisning.
   • TME kan også direkte svekke intratumoral T-celleproliferasjon, og fungere som en annen mekanisme for tumorunndragelse av immunovervåking. IDO-produksjon innenfor TME er eksempelet. IDO produsert av myeloidceller og kreftceller kataboliserer tryptofan for å generere kynurenin, som sammen fremmer konverteringen av naive T-celler til Tregs, hemming av Treg-omprogrammering til potensielt antitumorale Th-celler, og øker MDSC-funksjoner gjennom oppregulering av IL-6-ekspresjon.

4. Rollen til polariserte makrofager i TME

   • Makrofager er en av hovedkomponentene i TME, rekrutteres av kjemokiner som M-CSF og kjemokin C-C motiv ligand 2, og produseres hovedsakelig av tumorceller (Wiktor-Jedrzejczak W, et al. 1996)
   • Makrofager er dynamiske celler som kan uttrykke ulike funksjonelle programmer som respons på mikromiljøsignaler (Mantovani A, et al. 2004)
   • Bakterielle stimuli, IFN-ɣ og GM-CSF fremmer en proinflammatorisk M1-polarisert fenotype, mens M-CSF, IL-4 og IL-13 favoriserer generering av folatreseptor b-positiv, IL-10-produserende, immunsuppressiv, M2-polarisert makrofager. (Murray PJ, et al. 2011). M1-makrofager forsterker også TH1-responser, og gir en positiv tilbakemeldingssløyfe i antitumorresponsen.
   • Makrofager som infiltrerer tumorvev, også kalt tumorassosierte makrofager (TAM), kan drives av tumoravledede og T-celleavledede cytokiner for å tilegne seg en slik polarisert fenotype, og har en nøkkelrolle i subversjon av adaptiv immunitet og i inflammatoriske kretser. som fremmer tumorvekst og progresjon. (Mantovani A, et al. 2002)
   • Fullt polariserte M1 og M2 makrofager er ytterpunktene av et kontinuum av funksjonelle tilstander; i motsetning til denne binære M1/M2-definisjonen, er det flere andre distinkte populasjoner som deler funksjoner av begge typer.( Ojalvo LS, et al. 2009)
   • De M2-polariserte makrofagene fremmer tumorprogresjon og metastase ved å aktivere kretsløp som regulerer tumorvekst, adaptiv immunitet, stromadannelse og angiogenese, og kan brukes som prognostiske indikatorer. (Balkwill F, et al. 2001)

5. Rollen til polariserte makrofager i magekreft

   • Ved magekreft er infiltrasjon av polariserte TAM-er en uavhengig prognostisk faktor. (Zhang, et al. 2015)
   • Antall peritoneale makrofager med M2-fenotypen (CD68+CD163+ eller CD68+CD204+) var signifikant høyere hos magekreftpasienter med peritoneal disseminasjon enn hos de uten peritoneal disseminasjon. (Yamaguchi et al. 2015)
   • Høyere ekspresjon av M2-relatert messenger-RNA (IL-10, VEGF-A, VEGF-C, MMP-1, amfiregulin), lavere ekspresjon av M1-relatert messenger-RNA (TNF-am CD80, CD86, IL-12p40) ble bekreftet i TAM av magekreft.
   • Interessant nok konverterte makrofagsamkultur med gastriske kreftceller M1-fenotype til M2-fenotype. Dessuten resulterte sameksistensen av MKN45-celler med M2-makrofager i kreftcelleproliferasjon og en akselerasjon av tumorvekst i xenograft-modellen.
   • På sykehuset vårt undersøkte vi den prognostiske betydningen av TAM i MSI-høy gastrisk kreft ved bruk av IHC. (Kim et al. 2015) CD68 og CD163 ble brukt som markører for henholdsvis totalinfiltrerende makrofager og M2-polariserte makrofager. Tettheten av CD68+ eller CD163+ TAMer i fire forskjellige områder (epitel- og stromalrom i både tumorsenteret og invasiv front) ble analysert i 143 tilfeller av MSI-høy avansert gastrisk kreft.

   I multivariat overlevelsesanalyse var CD163+ TAM-er i fire kombinerte områder, stromale og epiteliale kompartmenter av både tumorsenter og invasiv front uavhengig prognostisk indikator i MSI-høy gastrisk kreft.

   • Polarisert CD163+ TAM ble også rapportert å være assosiert med økt angiogenese og CXCL12-ekspresjon i magekreft (Park et al. 2015)
   • Vi undersøkte rollen til cytokin og angiogene faktorer i magekreft (Ock et al. 2015, Ock et al. 2016). Høyt serumnivå av M-CSF er assosiert med dårlig overlevelsesresultat hos magekreftpasienter som fikk standard 1.-linje kjemoterapi.

6. Potensial for kombinasjon av PD1-hemmer og CSF-1-hemmer

   • Blokkering av kolonistimulerende faktor-1 (CSF-1) begrenser makrofaginfiltrasjon og forbedrer responsen til brystkarsinomer på kjemoterapi. (Ruffell B et al. Cancer Cell 2014)
   • I BRAF mutant melanommodell reduserte CSF1R-hemmer (PLX3397) rekrutteringen av CD11bC Gr1lo- og CD11bC Gr1int M2-lignende makrofager, men dette ble ledsaget av en akkumulering av CD11bC Gr1hi-celler. PDL1-ekspresjon på gjenværende myeloidceller dempet potensielt antitumoreffekten til BRAF-hemmer (PLX3397) og PLX4720 i kombinasjon, siden PD1/PDL1-akseblokkering forbedret resultatet. (Ngiow SF et al. 2015)
   • I bukspyttkjertelkreftmodellen kan hemming av signalering av myeloid vekstfaktorreseptoren CSF1R funksjonelt omprogrammere makrofagresponser som forbedrer antigenpresentasjonen og produktive antitumor-T-celleresponser. (Zhu Y et al. 2014) CSF1R-blokkering oppregulerte imidlertid også T-celle-sjekkpunktmolekyler, inkludert PDL1 og CTLA4, og begrenset dermed gunstige terapeutiske effekter.
   • I disse tilfellene reduserte kombinasjonen av CSF1R-blokkering og PD1- eller CTLA4-hemmer kraftig tumorprogresjon.

<Prøvingsdesign og plan> Hvert doseringsintervall vil være 3 uker.

1. Før 1. dosering av MCS110 vil 1. fersk tumorbiopsi bli tatt.
2. Etter 1. dosering av MCS110 monoterapi, vil 2. fersk tumorbiopsi bli tatt
3. Deretter vil kombinasjon av MCS110 med PDR001 bli initiert.
4. Etter 1. dosering av MCS110/PDR001 kombinasjon, vil 3. fersk tumorbiopsi bli tatt.
5. Etter det vil MCS110/PDR001-kombinasjonen bli levert til pasientene inntil sykdomsprogresjon, utålelig toksisitet eller tilbaketrekking av pasientens samtykke.
6. På tidspunktet for sykdomsprogresjon vil friskt svulstvev om mulig fås (valgfritt).
7. I hvert tidspunkt for tumorbiopsi vil blodprøvetaking bli ledsaget.
8. Tumorresponsevaluering vil bli utført hver 2. syklus med MCS110/PDR001 kombinasjonsbehandling.

Translasjonsforskning som vil bli utført. Beskrivelsen av biomarkørendringer vil være hovedformålet med denne biomarkørstudien. Derfor er translasjonsforskningen hovedinteressen i denne studien.

Kandidatbiomarkørene er som nedenfor, som ble adoptert fra den kliniske studien MCS110Z2102. Imidlertid vil de eksakte analyseelementene bli valgt basert på tumorvevsmengden og utviklingsvitenskap i løpet av studieperioden. Hovedfokus vil være på PDL1, TAM, TIL.