Abstract Immunohistochemical analysis of FOXP3 in primary breast tumors showed that a high number of tumor-infiltrating regulatory T cells (Ti-Treg) within lymphoid infiltrates surrounding the tumor was predictive of relapse and death, in contrast to those present within the tumor bed. Ex vivo analysis showed that these tumor-infiltrating FOXP3+ T cells are typical Treg based on their CD4+CD25highCD127lowFOXP3+ phenotype, their anergic state on in vitro stimulation, and their suppressive functions. These Ti-Treg could be selectively recruited through CCR4 as illustrated by (a) selective blood Treg CCR4 expression and migration to CCR4 ligands, (b) CCR4 down-regulation on Ti-Treg, and (c) correlation between Ti-Treg in lymphoid infiltrates and intratumoral CCL22 expression. Importantly, in contrast to other T cells, Ti-Treg are selectively activated locally and proliferate in situ, showing T-cell receptor engagement and suggesting specific recognition of tumor-associated antigens (TAA). Immunohistochemical stainings for ICOS, Ki67, and DC-LAMP show that Ti-Treg were close to mature DC-LAMP+ dendritic cells (DC) in lymphoid infiltrates but not in tumor bed and were activated and proliferating. Furthermore, proximity between Ti-Treg, CD3+, and CD8+ T cells was documented within lymphoid infiltrates. Altogether, these results show that Treg are selectively recruited within lymphoid infiltrates and activated by mature DC likely through TAA presentation, resulting in the prevention of effector T-cell activation, immune escape, and ultimately tumor progression. This study sheds new light on Treg physiology and validates CCR4/CCL22 and ICOS as therapeutic targets in breast tumors, which represent a major health problem. [Cancer Res 2009;69(5):2000–9]

Abstract Purpose: Although dendritic cells (DC) and T cells can infiltrate primary breast carcinoma, it remains unclear whether the immune response influences the clinical outcome. Experimental Design: T lymphocytes and DC infiltration within primary tumors was investigated in 152 patients with invasive nonmetastatic breast cancer. CD1a, CD3, CD68, CD123, CD207/Langerin, and CD208/DC-LAMP expression was assessed with semiquantitative immunohistochemical analysis. Expression of chemokines involved in DC migration (MIP-3a/CCL20, MIP-3b/CCL19, and 6Ckine/CCL21) was also examined. The correlation between these markers and the characteristics of the tumors, as well as relapse-free and overall survival was analyzed. Significant prognostic parameters were then tested in a validation series. Results: Infiltration by immature CD207/Langerin+ DC was found in a third of the cancers and did not correlate with clinicopathological data. Presence of mature CD208/DC-LAMP+ DC (56%) and CD3+ T cells (82%) strongly correlated with lymph node involvement and tumor grade. Among the chemokines analyzed, only the presence of MIP-3b/CCL19 in 57% of the tumors correlated with prolonged overall survival. CD123+ plasmacytoid DC (pDC) infiltrated 13% of the primary tumors. Their presence was strongly associated with shorter overall survival (93% versus 58% at 60 months) and relapse-free survival (90% versus 37% at 60 months) and was found to be an independent prognostic factor for overall survival and relapse-free survival and confirmed in an independent validation series of 103 patients. Conclusions: Infiltration by pDC of primary localized breast tumor correlates with an adverse outcome, suggesting their contribution in the progression of breast cancer.

Abstract Infiltration and dysfunction of immune cells have been documented in many types of cancers. We previously reported that plasmacytoid dendritic cells (pDC) within primary breast tumors correlate with an unfavorable prognosis for patients. The role of pDC in cancer remains unclear but they have been shown to mediate immune tolerance in other pathophysiologic contexts. We postulated that pDC may interfere with antitumor immune response and favor tolerance in breast cancer. The present study was designed to decipher the mechanistic basis for the deleterious impact of pDC on the clinical outcome. Using fresh human breast tumor biopsies (N = 60 patients), we observed through multiparametric flow cytometry increased tumor-associated (TA) pDC (TApDC) rates in aggressive breast tumors, i.e., those with high mitotic index and the so-called triple-negative breast tumors (TNBT). Furthermore, TApDC expressed a partially activated phenotype and produced very low amounts of IFN-α following toll-like receptor activation in vitro compared with patients' blood pDC. Within breast tumors, TApDC colocalized and strongly correlated with TA regulatory T cells (TATreg), especially in TNBT. Of most importance, the selective suppression of IFN-α production endowed TApDC with the unique capacity to sustain FoxP3+ Treg expansion, a capacity that was reverted by the addition of exogenous IFN-α. These findings indicate that IFN-α–deficient TApDC accumulating in aggressive tumors are involved in the expansion of TATreg in vivo, contributing to tumor immune tolerance and poor clinical outcome. Thus, targeting pDC to restore their IFN-α production may represent an attractive therapeutic strategy to overcome immune tolerance in breast cancer. Cancer Res; 72(20); 5188–97. ©2012 AACR.

Abstract Neutrophils are an essential part of the innate immune system. To study their importance, experimental studies often aim to deplete these cells, generally by injecting anti-Ly6G or anti-Gr1 antibodies. However, these approaches are only partially effective, transient or lack specificity. Here we report that neutrophils remaining after anti-Ly6G treatment are newly derived from the bone marrow, instead of depletion escapees. Mechanistically, newly generated, circulating neutrophils have lower Ly6G membrane expression, and consequently reduced targets for anti-Ly6G-mediated depletion. To overcome this limitation, we develop a double antibody-based depletion strategy that enhances neutrophil elimination by anti-Ly6G treatment. This approach achieves specific, durable and controlled reduction of neutrophils in vivo, and may be suitable for studying neutrophil function in experimental models.

Abstract Toll-like receptor 9 (TLR9), primarily expressed in human dendritic and B cells, recognizes double-stranded DNA motifs from pathogens, initiating an inflammatory response. Recent studies have revealed TLR9’s involvement beyond its conventional role in immune response, notably during the tumorigenesis of various cancers such as head and neck, cervical, and ovarian cancers. Here we show that immunohistochemistry analysis demonstrated significantly lower TLR9 levels in breast cancer tumors compared to normal breast tissue epithelium. Similarly, TLR9 downregulation was also observed in several transformed breast cancer cell lines versus untransformed breast epithelial cell lines. Furthermore, overexpression of TLR9 led to reduced proliferation potential of breast cancer cell associated with activation of senescence as was evident by upregulation of proinflammatory cytokine IL-6, chemokines IL-8 and CXCL1; and growth factor GM-CSF. These findings support TLR9’s regulatory role in mitigating breast cancer and highlight its critical connection between the inflammatory response and tumor immunity.

Abstract Natural Killer (NK) cell subsets differ to ensure complementary and crucial roles in tumor immunosurveillance. Their biology is critically regulated by cytokines. Here, we show that IL-33 synergizes with IL-12 to strongly activate a subset of CD56 dim NK cells acquiring ST2 expression. Transcriptomic and biological analysis of human ST2 + CD56 dim NK cells revealed a distinct intermediate differentiation state between canonical CD56 bright and CD56 dim NK cells, combining high proliferative properties, cytokines/chemokines production, and cytotoxicity. NK cells expressing ST2 protein or exhibiting a ST2-linked transcriptional signature were identified in human and mouse tumors. Accordingly, IL-12 unleashes human breast tumor ST2 + NK cell potential to produce IFN-γ in response to IL-33 and IL-33/IL-12 co-injection resulted in a NK-dependent IFN-γ secretion and anti-tumor effects in murine mammary tumors. An IL33 hi -NK hi score in solid tumors correlated with increased progression-free patient survival. Our findings thus identify polyfunctional ST2 + NK cells which effector functions can be harnessed by IL-33 to boost anti-tumor immunity. One sentence summary The IL-33/IL-33R(ST2)/NK cell axis is a key determinant of cancer immunity and immunotherapy.

Abstract Here we show that efficient breast cancer immunosurveillance relies on cDC1, conventional CD4 + T cells, CD8 + cytotoxic T lymphocytes (CTL) and later NK/NK T cells. For this process, cDC1 were required constitutively, but especially during the T cell priming phase. In the tumor microenvironment, cDC1 interacted physically and jointly with both CD4 + T cells and tumorspecific CD8 + T cells. We found that interferon (IFN) responses were necessary for the rejection of breast cancer, including cDC1-intrinsic signaling by IFN-γ and STAT1. Surprisingly, cell-intrinsic IFN-I signaling in cDC1 was not required. cDC1 and IFNs shaped the tumor immune landscape, notably by promoting CD4 + and CD8 + T cell infiltration, terminal differentiation and effector functions. XCR1, CXCL9, IL-12 and IL-15 were individually dispensable for breast cancer immunosurveillance. Consistent with our experimental results in mice, high expression in the tumor microenvironment of genes specific to cDC1, CTL, helper T cells or interferon responses are associated with a better prognosis in human breast cancer patients. Our results show that immune control of breast cancer depends on cDC1 and IFNs as previously reported for immunogenic melanoma or fibrosarcoma tumor models, but that the underlying mechanism differ. Revisiting cDC1 functions in the context of spontaneous immunity to cancer should help defining new ways to mobilize cDC1 functions to improve already existing immunotherapies for the benefits of patients. Synopsis Type 1 conventional dendritic cells cross-present tumor antigens to CD8 + T cells. Understanding the regulation of their antitumor functions is important. Cell-intrinsic STAT1/IFN-γ signaling licenses them for efficient CD4 + and CD8 + T cell activation during breast cancer immunosurveillance.

The need for reliable biomarkers to predict clinical benefit from anti-PD1 treatment in metastatic melanoma (MM) patients remains unmet. Several parameters have been considered in the tumor environment or the blood, but none has yet achieved sufficient accuracy for routine clinical practice. Whole blood samples from MM patients receiving second-line anti-PD1 treatment (NCT02626065), collected longitudinally, were analyzed by flow cytometry to assess the immune cell subsets absolute numbers, the expression of immune checkpoints or ligands on T cells and the functionality of innate immune cells and T cells. Clinical response was assessed according to Progression-Free Survival (PFS) status at one-year following initiation of anti-PD1 (responders: PFS > 1 year; non-responders: PFS ≤ 1 year). At baseline, several phenotypic and functional alterations in blood immune cells were observed in MM patients compared to healthy donors, but only the proportion of polyfunctional memory CD4+ T cells was associated with response to anti-PD1. Under treatment, a decreased frequency of HVEM on CD4+ and CD8+ T cells after 3 months of treatment identified responding patients, whereas its receptor BTLA was not modulated. Both reduced proportion of CD69-expressing CD4+ and CD8+ T cells and increased number of polyfunctional blood memory T cells after 3 months of treatment were associated with response to anti-PD1. Of upmost importance, the combination of changes of all these markers accurately discriminated between responding and non-responding patients. These results suggest that drugs targeting HVEM/BTLA pathway may be of interest to improve anti-PD1 efficacy.

ABSTRACT Epithelial-mesenchymal transition (EMT) is a central oncogenic mechanism, contributing both to transformation and metastatic dissemination. Inflammation and innate immune cells are known to favor EMT induction, but the role of adaptive immunity still remains unclear. Using an original murine mammary tumor model in immune cell subpopulation depletion experiments, we demonstrated that tumor cells maintain their epithelial phenotype in mice deficient for adaptive immune response, but undergo EMT in the presence of T-cells. This phenotypic conversion involves the major contribution of CD4 T cells, but not CD8 T cells nor B cells, undoubtedly demonstrating the pro-EMT role of CD4 T cells specifically among adaptive immune cells. Moreover, combined intra-tumor immune infiltrate and transcriptomic analyses of murine mammary tumors with various EMT phenotype revealed an inverse correlation between mesenchymal tumor cell and intratumoral neutrophil proportions, due to the reduced ability of mesenchymal cells to recruit neutrophils. Last, selective in vivo depletion of neutrophils and transcriptomic analysis of human breast tumor cohorts demonstrated the pro-EMT role of neutrophils and suggest a cooperation with CD4 T cells in EMT promotion. Collectively, our data highlight a novel mechanism of EMT regulation by both innate and adaptive immune compartments.

Neutrophils orchestrate the innate immune response against microorganisms and are increasingly recognized to modulate cancer development in primary tumors and metastases. To address their function in vivo, different approaches are used, the most common ones relying on antibody-mediated neutrophil depletion. By comparing the effects of two widely used antibodies, we demonstrate a strong efficacy but a lack of specificity for anti-Gr1. In contrast, anti-Ly6G lacks neutrophil-depletion capacity in C57BL/6 mice, which can be explained by an insufficient celerity of neutrophil clearance that is counterbalanced by exacerbated mobilization of immature cells. When combined with a secondary antibody, anti-Ly6G treatment results in specific and efficient neutrophil depletion. Using a mouse model of lung adenocarcinoma, we demonstrate the efficacy of this new approach to diminish primary tumor growth and propose the existence of a local intercellular communication between neutrophils and alveolar macrophages that fosters regulatory T cell proliferation in lung cancer.