The coronavirus family member, SARS-CoV-2 has been identified as the causal agent for the pandemic viral pneumonia disease, COVID-19. At this time, no vaccine is available to control further dissemination of the disease. We have previously engineered a synthetic DNA vaccine targeting the MERS coronavirus Spike (S) protein, the major surface antigen of coronaviruses, which is currently in clinical study. Here we build on this prior experience to generate a synthetic DNA-based vaccine candidate targeting SARS-CoV-2 S protein. The engineered construct, INO-4800, results in robust expression of the S protein in vitro. Following immunization of mice and guinea pigs with INO-4800 we measure antigen-specific T cell responses, functional antibodies which neutralize the SARS-CoV-2 infection and block Spike protein binding to the ACE2 receptor, and biodistribution of SARS-CoV-2 targeting antibodies to the lungs. This preliminary dataset identifies INO-4800 as a potential COVID-19 vaccine candidate, supporting further translational study.

Infiltrating inflammatory cells are highly prevalent within the tumor microenvironment and mediate many processes associated with tumor progression; however, the contribution of specific populations remains unclear. For example, the nature and function of tumor-associated neutrophils (TANs) in the cancer microenvironment is largely unknown. The goal of this study was to provide a phenotypic and functional characterization of TANs in surgically resected lung cancer patients. We found that TANs constituted 5%-25% of cells isolated from the digested human lung tumors. Compared with blood neutrophils, TANs displayed an activated phenotype (CD62L(lo)CD54(hi)) with a distinct repertoire of chemokine receptors that included CCR5, CCR7, CXCR3, and CXCR4. TANs produced substantial quantities of the proinflammatory factors MCP-1, IL-8, MIP-1α, and IL-6, as well as the antiinflammatory IL-1R antagonist. Functionally, both TANs and neutrophils isolated from distant nonmalignant lung tissue were able to stimulate T cell proliferation and IFN-γ release. Cross-talk between TANs and activated T cells led to substantial upregulation of CD54, CD86, OX40L, and 4-1BBL costimulatory molecules on the neutrophil surface, which bolstered T cell proliferation in a positive-feedback loop. Together our results demonstrate that in the earliest stages of lung cancer, TANs are not immunosuppressive, but rather stimulate T cell responses.

Based on studies in mouse tumor models, granulocytes appear to play a tumor-promoting role. However, there are limited data about the phenotype and function of tumor-associated neutrophils (TANs) in humans. Here, we identify a subset of TANs that exhibited characteristics of both neutrophils and antigen-presenting cells (APCs) in early-stage human lung cancer. These APC-like "hybrid neutrophils," which originate from CD11b(+)CD15(hi)CD10(-)CD16(low) immature progenitors, are able to cross-present antigens, as well as trigger and augment anti-tumor T cell responses. Interferon-γ and granulocyte-macrophage colony-stimulating factor are requisite factors in the tumor that, working through the Ikaros transcription factor, synergistically exert their APC-promoting effects on the progenitors. Overall, these data demonstrate the existence of a specialized TAN subset with anti-tumor capabilities in human cancer.

PD-L1 + tumor cells, but not macrophages, are likely responsible for inhibiting tumor-specific T cells in early-stage human lung tumors.

Summary Coronavirus disease 2019 (COVID-19), caused by the SARS-CoV-2 virus, has had a dramatic global impact on public health, social, and economic infrastructures. Here, we assess immunogenicity and anamnestic protective efficacy in rhesus macaques of the intradermal (ID)-delivered SARS-CoV-2 spike DNA vaccine, INO-4800. INO-4800 is an ID-delivered DNA vaccine currently being evaluated in clinical trials. Vaccination with INO-4800 induced T cell responses and neutralizing antibody responses against both the D614 and G614 SARS-CoV-2 spike proteins. Several months after vaccination, animals were challenged with SARS-CoV-2 resulting in rapid recall of anti-SARS-CoV-2 spike protein T and B cell responses. These responses were associated with lower viral loads in the lung and with faster nasal clearance of virus. These studies support the immune impact of INO-4800 for inducing both humoral and cellular arms of the adaptive immune system which are likely important for providing durable protection against COVID-19 disease.

Background Advanced clear cell renal cell carcinoma (ccRCC) is a prevalent kidney cancer for which long-term survival rates are abysmal, though immunotherapies are showing potential. Not yet clinically vetted are bispecific T cell engagers (BTEs) that activate T cell-mediated cancer killing through intercellular synapsing. Multiple BTE formats exist, however, with limited cross-characterizations to help optimize new drug design. Here, we developed BTEs to treat ccRCC by targeting carbonic anhydrase 9 (CA9) while characterizing the persistent BTE (PBTE) format and comparing it to a new format, the persistent multivalent T cell engager (PMTE). These antibody therapies against ccRCC are developed as both recombinant and synthetic DNA (synDNA) medicines. Methods Antibody formatting effects on binding kinetics were assessed by flow cytometry and intercellular synaptic strength assays while potency was tested using T-cell activation and cytotoxicity assays. Mouse models were used to study antibody plasma and tumor pharmacokinetics, as well as antitumor efficacy as both recombinant and synDNA medicines. Specifically, three models using ccRCC cell line xenografts and human donor T cells in immunodeficient mice were used to support this study. Results Compared with a first-generation BTE, we show that the PBTE reduced avidity, intercellular synaptic strength, cytotoxic potency by as much as 33-fold, and ultimately efficacy against ccRCC tumors in vivo. However, compared with the PBTE, we demonstrate that the PMTE improved cell avidity, restored intercellular synapses, augmented cytotoxic potency by 40-fold, improved tumor distribution pharmacokinetics by 2-fold, and recovered synDNA efficacy in mouse tumor models by 20-fold. All the while, the PMTE displayed a desirable half-life of 4 days in mice compared with the conventional BTE’s 2 hours. Conclusions With impressive efficacy, the CA9-targeted PMTE is a promising new therapy for advanced ccRCC, which can be effectively delivered through synDNA. The highly potent PMTE format itself is a promising new tool for future applications in the multispecific antibody space.

Background Glioblastoma multiforme (GBM) is known for its high antigenic heterogeneity, which undermines the effectiveness of monospecific immunotherapies. Multivalent immunotherapeutic strategies that target multiple tumor antigens simultaneously could enhance clinical outcomes by preventing antigen-driven tumor escape mechanisms. Methods We describe novel trivalent antibodies, DNA-encoded tri-specific T-cell engagers (DTriTEs), targeting two GBM antigens, epidermal growth factor receptor variant III (EGFRvIII) and IL-13Rα2, and engaging T cells through CD3. We engineered three DTriTE constructs, each with a unique arrangement of the antigen-binding fragments within a single-chain sequence. We assessed the binding efficiency and cytotoxic activity of these DTriTEs in vitro on target cells expressing relevant antigens. In vivo efficacy was tested in immunocompromised mice, including a longitudinal expression study post-administration and a survival analysis in an NOD scid gamma (NSG)-K mouse model under a heterogeneous tumor burden. RNA sequencing of DTriTE-activated T cells was employed to identify the molecular pathways influenced by the treatment. The antitumor cytotoxicity of patient-derived immune cells was evaluated following stimulation by DTriTE to assess its potential effectiveness in a clinical setting. Results All DTriTE constructs demonstrated strong binding to EGFRvIII and IL-13Rα2-expressing cells, induced significant T cell-mediated cytotoxicity, and enhanced cytokine production (interferon-γ, tumor necrosis factor (TNF)-α, and interleukin(IL)-2). The lead construct, DT2035, sustained expression for over 105 days in vivo and exhibited elimination of tumor burden in a heterogeneous intracranial GBM model, outperforming monospecific antibody controls. In extended survival studies using the NSG-K model, DT2035 achieved a 67% survival rate over 120 days. RNA sequencing of DTriTE-activated T cells showed that DT2035 enhances genes linked to cytotoxicity, proliferation, and immunomodulation, reflecting potent immune activation. Finally, DT2035 effectively induced target-specific cytotoxicity in post-treatment peripheral blood mononuclear cells from patients with GBM, highlighting its potential for clinical effectiveness. Conclusions DTriTEs exhibit potent anti-tumor effects and durable in vivo activity, offering promising therapeutic potential against GBM. These findings support further development of such multivalent therapeutic strategies to improve treatment outcomes in GBM and potentially other antigenically heterogeneous tumors. The opportunity to advance such important therapies either through biologic delivery or direct in vivo nucleic acid production is compelling.