ABSTRACT Understanding how novel therapeutic combinations alter solid tumor microenvironments (TME) in immunosuppressive tumors such as breast cancer is essential to improve their responses to immune checkpoint inhibitors (ICIs). Entinostat, an oral histone deacetylase inhibitor (HDACi), has been shown to improve responses to ICIs in various tumor models with immunosuppressive TMEs, but the precise alterations induced by entinostat and mechanisms of synergy with ICIs remain unknown. Here, we employ single-cell RNA-sequencing on HER2 overexpressing breast tumors from mice treated with entinostat + ICIs to characterize these changes across cell types in the TME. This analysis demonstrates that treatment with entinostat induces a shift from a pro-tumor to an anti-tumor TME signature characterized predominantly by changes in the myeloid cells. Notably, myeloid-derived suppressor cells (MDSCs) are shifted toward the less suppressive granulocytic phenotype in association with reduced signaling through the STAT3 pathway. In addition, tumor-associated macrophages are shifted toward an anti-tumor M1 phenotype by epigenetic reprogramming. Overall, these entinostat-induced TME changes reduce immunosuppression and increase mechanisms of tumor cell killing to improve ICI responses and broaden the population of patients who could potentially benefit from immunotherapy.

ABSTRACT Preclinical murine models in which primary tumors spontaneously metastasize to distant organs are valuable tools to study metastatic progression and novel cancer treatment combinations. Here, we characterize a novel syngeneic murine breast tumor cell line, NT2.5-lung metastasis (- LM), that provides a model of spontaneously metastatic neu-expressing breast cancer with quicker onset of widespread metastases after orthotopic mammary implantation in immune-competent NeuN mice. Within one week of orthotopic implantation of NT2.5-LM in NeuN mice, distant metastases can be observed in the lungs. Within four weeks, metastases are also observed in the bones, spleen, colon, and liver. Metastases are rapidly growing, proliferative, and responsive to HER2-directed therapy. We demonstrate altered expression of markers of epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) and enrichment in EMT-regulating pathways, suggestive of their enhanced metastatic potential. The new NT2.5-LM model provides more rapid and spontaneous development of widespread metastases. Besides investigating mechanisms of metastatic progression, this new model may be used for the rationalized development of novel therapeutic interventions and assessment of therapeutic responses targeting distant visceral metastases SUMMARY STATEMENT We characterize a new syngeneic, immune-competent murine model of breast cancer (NT2.5-LM) that yields rapid and widespread metastases, preserves spontaneous metastasis, and provides a model for studying novel therapeutic interventions.

Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is characterized by intratumoral abundance of neutrophilic/polymorphonuclear myeloid-derived suppressor cells (PMN-MDSC) which inhibit T-cell function through JAK2/STAT3-regulated arginase activity. To overcome limitations of systemic inhibition of PMN-MDSCs in cancer-bearing patients-i.e., neutropenia and compensatory myelopoietic adaptations-we develop a nanoengineering strategy to target cell-specific signaling exclusively in PMN-MDSCs without provoking neutropenia. We conjugate a chemically modified small-molecule inhibitor of MDSC-surface receptor CXCR2 (AZD5069) with polyethylene glycol (PEG) and chemically graft AZD5069-PEG constructs onto amphiphilic polysaccharide derivatives to engineer CXCR2-homing nanoparticles (CXCR2-NP). Cy5.5 dye-loaded CXCR2-NP showed near-exclusive uptake in PMN-MDSCs compared with PDAC tumor-cells, cancer-associated fibroblasts, and macrophages. Encapsulation of JAK2/STAT3i Ruxolitinib (CXCR2-NP

Abstract Glioblastoma (GBM) remains to be one of the deadliest cancers with poor prognosis and limited treatment options. While immunotherapies have revolutionized the field for other cancers, GBM remains resistant to these types of interventions partly due to its highly immunosuppressive tumor microenvironment, which is characterized by accumulation of exhausted CD8+ T cells. Therefore, there is a pressing need to identify molecular targets for improve anti-tumorigenic T cell response. Previous studies in our laboratory identified dipeptidyl peptidase-4 (DPP-4), an exopeptidase and a membrane-bound signaling receptor, as a potential marker of immunosuppression in GBM. While DPP-4 is well-drugged due to its role in insulin metabolism, the function of DPP-4 in immune regulation and cancer remains poorly defined. I observed that DPP-4 is highly expressed by CD8+ T cells GBM patients and preclinical models. Furthermore, DPP-4 levels increased with the exhaustion or memory differentiation of effector T cell. Pharmaceutical inhibition of DPP-4 enriched expression of genes related to lymphocyte activation and mitochondrial metabolism. These transcriptional changes were accompanied by enhanced T cell proliferation, cytotoxic function, and effector mediator production under exhaustion conditions. These findings suggest that pharmacological inhibition of DPP-4 promotes anti-tumorigenic function of CD8+ T-cell by preventing exhaustion and support future translational efforts to repurpose DPP-4 inhibitors as immunotherapy agents in GBM, given their favorable safety profiles.