Combining Radiation and Tumor-specific AntIbody Therapies to Elicit in Situ Tumor Vaccination

7. 项目总结/摘要 在我发起的一个合作研究项目中， Harari在我的住院医师培训期间，我们探索了一种增强抗肿瘤免疫反应的新方法。 通过结合两种已建立的癌症治疗，放射治疗（RT）和肿瘤特异性抗体（mAb）。 在黑色素瘤、神经母细胞瘤和头颈部鳞状细胞癌的单细胞肿瘤小鼠模型中， 观察到局部RT和肿瘤内（IT）注射肿瘤特异性抗肿瘤药物之间的协同抗肿瘤相互作用。 mAb部分地由增强的抗体依赖性细胞毒性介导的细胞毒性产生。为了进一步加强这一点， 为了研究RT和IT-β免疫细胞因子（IC）的联合作用，我们研究了一种融合蛋白， 抗IL 2的mAb。由此，我们观察到更大的抗肿瘤免疫应答，导致肿瘤细胞的完全消退。 在大多数动物中建立的（植入后约5周）肿瘤和记忆T细胞应答， 用相似的肿瘤细胞再激发。这表明RT + IT-100 IC组合可以引起有效的“干扰”， 原位”肿瘤疫苗应答。T细胞检查点阻断正在成为肿瘤治疗的标准， 因此，我们测试了在系统检查点中添加局部RT和IT-100 IC的益处 在我们的小鼠黑色素瘤模型中阻断。在携带大原发性肿瘤的小鼠中（植入后约7周）或 显微镜下远处的疾病部位（RT当天静脉注射），原发性肿瘤RT的三重组合 随后，对该肿瘤进行IT-免疫注射，并使用抗肿瘤细胞毒性T细胞介导的系统性T细胞检查点阻断。 与以下任何两种的组合相比，淋巴细胞抗原-CTLA-CTLA 4抗体改善了动物存活率： 这三个干预措施。然而，在存在已建立的（植入后约3周）远端位点时， 我们现在已经观察到我们的原位疫苗接种策略的一个关键限制。在联合国安理会面前 放射的第二个肉眼可见的肿瘤，原发性肿瘤RT +原发性肿瘤IT-1C的组合 注射并不比单独的原发性肿瘤RT更有效。这表明，未经治疗的，遥远的 第二肿瘤可以抑制原发肿瘤中抗肿瘤免疫应答的产生， RT + IT-智能。我们将其描述为“伴随免疫耐受”（CIT）。 在这里，我假设1）原位疫苗接种可以通过局部RT和IT注射肿瘤细胞来实现， 具有IL 2的特异性mAb，2）在已建立的、肉眼可见的、远处肿瘤部位中具有调节性T细胞（TcR） 可以发挥CIT，以及3）将外部束RT（EBRT）和IT-TIC-RT一起递送到小鼠的原发性肿瘤 使用IV 131 I-131 NM 404，一种分子靶向放射治疗（MTRT），将消除CIT，并实现有效的原位治疗。 疫苗应答，以根除具有原发性和远处疾病部位的小鼠中的所有肿瘤。 我建议在我的独立研究实验室中使用已建立的技术来测试这些假设， 动物模型，我已经用来产生强大的初步数据。我得到了六个人的支持 合作者，其专家咨询和/或物质援助将有助于确保这项工作的成功。 研究工作。本提案与我的研究实验室中先前或正在进行的项目不重叠 导师们，他们对我的职业发展表示完全支持，我的智力 独立性，以及我在独立实验室中对这些研究目标的追求，我将于10月推出。 我以前申请过这个DP 5奖（RM-2015 - 2006），与以前的申请相比， 目前的提案包括根据审查者反馈意见进行的多次修订。该应用程序还反映了 间隔出版额外的第一作者的原始研究手稿，直接相关的 提议的研究。为了努力提升本提案的创新水平，我对 目标2和3。目标2（之前的目标2和3）现在专门评估以下方面的关键机制基础 肿瘤特异性CIT使用转基因小鼠模型来解释TGFAP在这种从未发生过的肿瘤中的作用， 现象与此同时，在目标3中，我根据我们的初步观察建立了CIT可以通过以下方式克服： 将RT输送到远处的第二个肿瘤部位，在这里，我提出了一种完全独特的方法， 通过将原位肿瘤疫苗策略与全身性分子靶向治疗相结合来规避CIT 放射治疗（131 I-131 NM 404），可安全地将RT输送至转移性疾病的所有部位，而无过度毒性 或系统性免疫抑制。除了这些旨在加强创新的变化外， 在本申请中，我还纳入了额外的、更临床相关的、自发的和诱导的 转基因肿瘤模型（目标1.3及以后）。这样做是为了进一步加强我们强大的 实验方法为了进一步阐明这一方法，我还更明确地纳入了一个统计数据， 在每个子目标的讨论中制定计划。虽然我之前的DP 5提案获得了相当有利的评价和先进的 到最后一轮面试，我希望通过这些修改，目前的应用程序可以保证 经费这个奖项显然将大大加速我早期的独立职业生涯 发展和步伐，我的实验室将能够追求这里概述的实验。

7.  Project Summary/Abstract      In a collaborative research project that I initiated between the labs of Prof. Paul Sondel and Prof. Paul  Harari during my residency training, we explored a novel approach to augmenting anti-­tumor immune response  by combining two established cancer treatments, radiation therapy (RT) and tumor-­specific antibodies (mAbs).  In single-­tumor murine models of melanoma, neuroblastoma, and head and neck squamous cell carcinoma we  observed a cooperative anti-­tumor interaction between local RT and intratumoral (IT) injection of tumor-­specific  mAb resulting, in part, from enhanced antibody-­dependent cell-­mediated cytotoxicity. To further augment this  response, we investigated combined RT and IT-­immunocytokine (IC), a fusion-­protein linking tumor-­specific  mAb to IL2. With this we observed a greater anti-­tumor immune response resulting in complete regression of  established (~5 week post engraftment) tumors in most animals and a memory T cell response that rejected  re-­challenge with similar tumor cells. This demonstrated that combined RT + IT-­IC can elicit a potent “in  situ” tumor vaccine response. T cell checkpoint blockade is becoming a standard of oncologic care in  certain cancer settings and we therefore tested the benefit of adding local RT and IT-­IC to systemic checkpoint  blockade in our murine melanoma model. In mice bearing large primary tumors (~ 7 week post engraftment) or  microscopic distant sites of disease (IV injected on the day of RT), the triple-­combination of primary tumor RT  followed by IT-­IC injection of this tumor and systemic T cell checkpoint blockade with anti-­cytotoxic T-­ lymphocyte antigen-­4 (CTLA-­4) antibody improved animal survival compared to combinations of any two of  these three interventions. However, in the presence of established (~3-­week post engraftment) distant sites of  disease we have now observed a key limitation to our in situ vaccination strategy. In the presence of an un-­ radiated second macroscopic tumor, the combination of primary tumor RT + primary tumor IT-­IC  injection is no more effective than primary tumor RT alone. This suggests that an untreated, distant  second tumor may suppress the generation of an anti-­tumor immune response in the primary tumor following  RT + IT-­IC. We describe this as “concomitant immune tolerance” (CIT).     Here I hypothesize that 1) in situ vaccination may be achieved using local RT and IT injection of tumor-­ specific mAb with IL2, 2) regulatory T cell (Tregs) harbored in an established, macroscopic, distant  tumor site  may exert CIT, and 3) delivering external beam RT (EBRT) and IT-­IC to a mouse’s primary tumor, together  with IV 131I-­NM404, a molecular targeted radiotherapy (MTRT), will eliminate CIT and enable an effective in situ  vaccine response to eradicate all tumors in mice with primary and distant sites of disease.     I propose to test these hypotheses in my independent research lab using established techniques and  animal models that I have used to generate robust preliminary data. I have secured the support of six  collaborators whose expert consultation and/or material assistance will help ensure the success of this  research effort. This proposal does not overlap with prior or ongoing projects in the labs of my research  mentors, who have expressed their complete support for my career development, my intellectual  independence, and my pursuit of these research objectives in the independent lab that I will launch in October.     I have previously applied for this DP5 award (for RM-­15-­006) and, in comparison to that prior application,  the current proposal includes multiple revisions guided by reviewer feedback. This application also reflects the  interval publication of an additional first-­author original research manuscript that is directly related to the  proposed research. In an effort to enhance the level of innovation in this proposal, I have completely revised  Aim 2 and 3. Aim 2 (previous Aim 2 and 3) now specifically evaluates the critical mechanistic underpinnings of  tumor-­specific CIT using transgenic murine models to decipher the role of Tregs in this never-­before-­reported  phenomenon. Meanwhile in Aim 3, I build from our preliminary observation that CIT can be overcome by  delivering RT to the distant second tumor site and here I propose an altogether unique approach to  circumventing CIT by combining an in situ tumor vaccine strategy with a systemic molecular targeted  radiotherapy (131I-­NM404), which may safely deliver RT to all sites of metastatic disease without undue toxicity  or systemic immune suppression. In addition to these changes specifically aimed at enhancing the innovation  of this application, I have also incorporated additional, more clinically relevant, spontaneous and inducible  transgenic tumor models (Aim 1.3 and thereafter). This was done in an effort to further strengthen our robust  experimental approach. To further clarify this approach, I have also more explicitly incorporated a statistical  plan in the discussion of each sub-­aim. While my prior DP5 proposal was scored quite favorably and advanced  to the final round of interviews, it is my hope that with these revisions the current application may warrant  funding. This award would clearly provide a tremendous acceleration to my independent early career  development and the pace at which my lab will be able to pursue the experiments outlined herein.