Combination of local radiotherapy and anti-glucocorticoid-induced necrosis factor receptor therapy augments PD-L1 blockade-mediated anti-tumor effects in murine breast cancer model = 마우스 유방암 모델에서 국소방사선조사, GITR 작용제 및 PD-L1 차단제의 병합요법에 의한 항암면역 증진효과

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Purpose: Although immune checkpoint inhibitors (ICIs) have shown clinical benefits in triple-negative breast cancer (TNBC), only a minority of the patients respond to ICIs. In this study, we investigated whether local radiotherapy (RT) and an anti-glucocorticoid-induced tumor necrosis factor receptor (GITR) agonist could increase the efficacy of Programmed death-ligand 1 (PD-L1) blockade.

Methods and Materials: We analyzed a breast cancer dataset from the Molecular Taxonomy of Breast Cancer International Consortium (METABRIC) to determine the role of GITR in breast cancer. We used the 4T1 murine TNBC model (primary and secondary tumors) to investigate the efficacy of PD-L1 blockade, local RT, anti-GITR agonist, and their combinations. We assessed tumor growth by tumor volume measurements, in vivo bioluminescence imaging, and metastatic lung nodule counts to evaluate the effects of these treatments. Flow cytometry and immunohistochemistry determined the proportions and phenotypes of CD8+ T-cells and regulatory T-cells (Tregs) in the tumors and spleen. Plasma cytokine levels were measured by enzyme-linked immunosorbent assay.

Results: In the METABRIC cohort, patients with high expression of TNFRSF18, which encodes GITR, had significantly better survival than those with low expression. Adding local RT or anti-GITR agonist to PD-L1 blockade did not significantly augment efficacy compared to PD-L1 blockade alone; however, adding both to PD-L1 blockade significantly reduced tumor growth and lung metastasis. The benefits of triple combination were accompanied by increased CD8+ T-cells and decreased Tregs in the tumor microenvironment and spleen.

Conclusions: The combination of local RT and an anti-GITR agonist significantly enhanced the anti-tumor immune responses induced by PD-L1 blockade. These results provide the preclinical rationale for the combination of therapy.

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 국소 방사선조사(RT)와 항-글루코코르티코이드 유도 종양 괴사 인자 수용체(GITR) 작용제가 프로그램 된 세포 사멸 리간드 1(PD-L1) 차단제의 효능을 증진시킬 수 있는지 조사하였다.

유방암에 대한 GITR의 역할을 규명하기 위해 국제 유방암 분자 분류 컨소시엄(METABRIC) 데이터셋을 분석하였고, 4T1 생쥐 삼중음성 유방암(TNBC) 모델(원발성 및 이차성 종양)을 사용하여 PD-L1 차단제, 국소 RT, 항-GITR 작용제, 그리고 이들의 조합 치료 효과를 조사하였습니다. 종양 성장은 종양 체적 측정, 생체 내 생물발광 이미징, 폐 전이 결절 수를 통해 평가하였으며, 면역세포 분석은 유세포 분석과 면역조직화학법을 사용하여 종양 및 비장 내 CD8+ T세포와 조절 T세포(Tregs)의 비율 및 표현형을 평가하였고, 혈장 내 사이토카인 수준은 효소결합면역흡착법(ELISA)으로 측정하였다.

METABRIC 코호트 분석 결과 TNFRSF18(GITR를 암호화하는 유전자)의 발현 수준이 높은 환자는 발현 수준이 낮은 환자에 비해 유의미하게 우수한 생존율을 보였다. PD-L1 차단제 단독 치료에 국소 RT 또는 항-GITR 작용제를 추가했을 때는 효능이 유의미하게 증가하지 않았으나 PD-L1 차단제에 국소 RT와 항-GITR 작용제를 동시에 추가하면 종양 성장과 폐 전이가 유의미하게 감소하였다. 또한 삼중 조합 치료는 종양 미세환경과 비장 내 CD8+ T세포의 증가와 Tregs의 감소를 동반하였다.
국소 방사선조사와 항-GITR 작용제의 병용은 PD-L1 차단제가 유도하는 항종양 면역 반응을 유의미하게 증대시켰으며 이러한 결과는 조합 치료 전략의 전임상적 근거를 제시한다.

목차 (Table of Contents)

• Abstract i
• Table of Contents iii
• List of Figures v
• Chapter 1. Introduction 1
• Chapter 2. Methods and Materials 4
• Chapter 3. Results 11
• Chapter 4. Discussion 43
• Chapter 5. Conclusion 49