Refining strategies for dendritic cell (DC) –immunotherapy in glioblastoma patients

In the DENDR1 clinical study, active at Fondazione IRCCS Istituto Neurologico Carlo Besta, 24 patients with first diagnosis of glioblastoma (GBM) were treated with seven vaccinations with dendritic cell (DC) combined to temozolomide (TMZ) as an adjuvant. 9 patients took advantage of this approach and the gain in survival was associated with a specific and long-lasting NK cell, and not CD8+ T cell, response. Specifically, TMZ administration limited the T cell response impairing on CD8+ T cell activation and memory formation, that is a critical requirement for a long-lasting anti-tumor immune-response. Resistance to TMZ was associated with the expression of the multidrug resistance protein ABCC3 in NK but not CD8+ T cells. In the DENDR2 clinical study, 12 patients with recurrent GBM were treated with five DC vaccinations combined with a dose-dense TMZ. These patients did not experience any significant immune response activation and survival advantage. Recent data suggested that pre-conditioning the vaccine site with the recall antigen tetanus/diphtheria toxoid induces a local inflammation with the involvement of CCL3, which improves lymph nodes homing of DC and consequently, the efficacy of DC vaccination. In a pilot study named variant (V)-DENDR2, including 8 patients with recurrent GBM, the vaccine site was pre-conditioned with tetanus toxoid (TT) 24 hours before each DC vaccination. TMZ was avoided. 5 patients, who reached OS9 and were indicated as long-term survivors, showed a strong CD8+ T cell activation and effector to memory transition. Moreover, a vaccine-specific CD4+ T cell activation was detected, accompanied by a TT- specific CD4+ memory T cell response. Moreover, the injection site was strongly infiltrated by CD4+ T cells expressing the chemokine CCL3, supporting a potential increase of DC - homing. Taken together these results suggest that the schedule of TMZ administration should be carefully reconsidered in order to improve and complete the immune response with the contribution of CD8+ T cells. Furthermore, pre-conditioning of the vaccine site and TMZ absence allowed CD8+ T cell activation and memory formation, supported by an increased frequency of CD4+ T helper cells sustaining the persistence of the anti-tumor response during the treatment.

Nello studio clinico DENDR1, attivo presso la Fondazione IRCCS Istituto Neurologico Carlo Besta, 24 pazienti affetti da glioblastoma primario sono stati sottoposti a sette vaccinazioni con cellule dendritiche (DC) in combinazione al chemioterapico temozolomide (TMZ) come adiuvante. 9 pazienti hanno beneficiato del trattamento e l’aumento della sopravvivenza è correlato ad una persistente risposta mediata da cellule natural killer, ma non da linfociti CD8. Nello specifico, il trattamento con TMZ ha avuto un impatto negativo sull’attivazione di una risposta mediata da linfociti CD8 compromettendo la formazione di una memoria immunologica, un requisito fondamentale per una risposta immunitaria anti-tumorale prolungata nel tempo. La resistenza alla TMZ è risultata essere legata all’espressione di ABCC3, una proteina coinvolta nella resistenza ai farmaci, nelle cellule natural killer ma non nei linfociti CD8. Nello studio clinico DENDR2, 12 pazienti con GBM recidivo sono stati trattati con cinque vaccinazioni con cellule dendritiche in combinazione con TMZ. In questi pazienti non abbiamo trovato un’attivazione significativa dei una risposta immunitaria anti-tumorale o un beneficio in termini di sopravvivenza. Dati recenti indicano che l’iniezione intradermica dell’anatossina tetanica/difterica nel sito di somministrazione delle cellule dendritiche determina l’insorgenza di un processo infiammatorio con aumento di fattori, quali la CCL3 che sembra favorisce la migrazione delle DC ai linfonodi e di conseguenza l’efficacia della vaccinazione. Questo tipo trattamento che viene definito preconditioning. In uno studio pilota chiamato variant –(V) DENDR2, che include otto pazienti con GBM recidivo, le DC sono state somministrate a livello intradermico nella stessa area dopo 24 ore è stata iniettata la tossina tetanica al fine di predisporre un ambiente favorevole alla loro attivazione e migrazione. I pazienti arruolati in questo studio non hanno ricevuto TMZ come trattamento adiuvante. 5 pazienti, che hanno raggiunto una sopravvivenza di 9 mesi e sono stati pertanto definiti lungo-sopravviventi, hanno mostrato una forte attivazione di linfociti CD8 con formazione di memoria. Inoltre abbiamo osservato a un aumento di linfociti CD4 attivati dalla tossina tetanica parallelamente a un’attivazione di linfociti CD4 più propriamente associati all’azione delle DCs. Inoltre, il sito di vaccinazione è risultato essere molto infiltrato dal linfociti CD4 esprimenti CCL3, a supporto di una possibile maggior migrazione di cellule dendritiche ai linfonodi. Complessivamente questi dati indicano che il protocollo di somministrazione della TMZ dovrebbe essere rivalutato in modo da potenziare la risposta immunitaria con il contributo dei linfociti CD8. Inoltre, il preconditiong del sito di vaccinazione e l’assenza di TMZ permetterebbero l’attivazione di linfociti CD8 e la formazione di una memoria immunologica, supportata da un aumento di linfociti CD4 che sostengono la persistenza di una risposta anti-tumorale durante il trattamento.