Abstract Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is associated with mutations in Kras, a known oncogenic driver of PDAC; and the KRAS G12D mutation is present in nearly half of PDAC patients. Recently, a non-covalent small molecule inhibitor (MRTX1133) was identified with specificity to the Kras G12D mutant protein. Here we explore the impact of Kras G12D inhibition by MRTX1133 on advanced PDAC and its influence on the tumor microenvironment. Employing different orthotopic xenograft and syngeneic tumor models, eight different PDXs, and two different autochthonous genetic models, we demonstrate that MRTX1133 reverses early PDAC growth, increases intratumoral CD8 + effector T cells, decreases myeloid infiltration, and reprograms cancer associated fibroblasts. Autochthonous genetic mouse models treated with MRTX1133 leads to regression of both established PanINs and advanced PDAC. Regression of advanced PDAC requires CD8 + T cells and immune checkpoint blockade therapy (iCBT) synergizes with MRTX1133 to eradicate PDAC and prolong overall survival. Mechanistically, inhibition of mutant Kras in advanced PDAC and human patient derived organoids (PDOs) induces Fas expression in cancer cells and facilitates CD8 + T cell mediated death. These results demonstrate the efficacy of MRTX1133 in different mouse models of PDAC associated with reprogramming of stromal fibroblasts and a dependency on CD8 + T cell mediated tumor clearance. Collectively, this study provides a rationale for a synergistic combination of MRTX1133 with iCBT in clinical trials.

Inflammation and tissue damage associated with pancreatitis can precede or occur concurrently with pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC). We demonstrate that in PDAC coupled with pancreatitis (ptPDAC), antigen-presenting type I conventional dendritic cells (cDC1s) are specifically activated. Immune checkpoint blockade therapy (iCBT) leads to cytotoxic CD8 + T cell activation and elimination of ptPDAC with restoration of life span even upon PDAC rechallenge. Using PDAC antigen-loaded cDC1s as a vaccine, immunotherapy-resistant PDAC was rendered sensitive to iCBT with elimination of tumors. cDC1 vaccination coupled with iCBT identified specific CDR3 sequences in the tumor-infiltrating CD8 + T cells with potential therapeutic importance. This study identifies a fundamental difference in the immune microenvironment in PDAC concurrent with, or without, pancreatitis and provides a rationale for combining cDC1 vaccination with iCBT as a potential treatment option.

Inflammation and tissue damage associated with pancreatitis can precede or occur concurrently with pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC). We demonstrate that in PDAC coupled with pancreatitis (ptPDAC), antigen-presenting type-I conventional dendritic cells (cDC1s) are specifically activated. Immune checkpoint blockade therapy (iCBT) leads to cytotoxic CD8 + T cell activation and eradication of ptPDAC with restoration of lifespan even upon PDAC re-challenge. Such eradication of ptPDAC was reversed following specific depletion of dendritic cells. Employing PDAC antigen-loaded cDC1s as a vaccine, immunotherapy-resistant PDAC was rendered sensitive to iCBT with a curative outcome. Analysis of the T-cell receptor (TCR) sequences in the tumor infiltrating CD8 + T cells following cDC1 vaccination coupled with iCBT identified unique CDR3 sequences with potential therapeutic significance. Our findings identify a fundamental difference in the immune microenvironment and adaptive immune response in PDAC concurrent with, or without pancreatitis, and provides a rationale for combining cDC1 vaccination with iCBT as a potential treatment option.

Abstract mRNA incorporated in lipid nanoparticles (LNPs) became a new class of vaccine modality for induction of immunity against COVID-19 and ushered in a new era in vaccine development. Here, we report a novel, easy-to-execute, and cost effective engineered extracellular vesicles (EVs)-based combined mRNA and protein vaccine platform (EV X-M+P vaccine) and explore its utility in proof-of-concept immunity studies in the settings of cancer and infectious disease. As a first example, we engineered EVs to contain ovalbumin mRNA and protein (EV OvaM+P ) to serve as cancer vaccine against ovalbumin-expressing melanoma tumors. EV OvaM+P administration to mice with established melanoma tumors resulted in tumor regression associated with effective humoral and adaptive immune responses. As a second example, we generated engineered EVs, natural nanoparticle carriers shed by all cells, that contain mRNA and protein Spike (S) protein to serve as a combined mRNA and protein vaccine (EV SpikeM+P vaccine) against SARS-CoV-2 infection. EV SpikeM+P vaccine administration in mice and baboons elicited robust production of neutralizing IgG antibodies against RBD (receptor binding domain) of S protein and S protein specific T cell responses. Our proof-of-concept study describes a new platform with an ability for rapid development of combination mRNA and protein vaccines employing EVs for deployment against cancer and other diseases.