Purpose Programmed death-1 (PD-1), a coinhibitory immune signal receptor expressed in T cells, binds to PD-1 ligand and regulates antitumor immunity. Nivolumab is an anti–PD-1 antibody that blocks PD-1 signaling. We assessed the safety and antitumor activity of nivolumab in patients with platinum-resistant ovarian cancer. Patients and Methods Twenty patients with platinum-resistant ovarian cancer were treated with an intravenous infusion of nivolumab every 2 weeks at a dose of 1 or 3 mg/kg (constituting two 10-patient cohorts) from October 21, 2011. This phase II trial defined the primary end point as the best overall response. Patients received up to six cycles (four doses per cycle) of nivolumab treatment or received doses until disease progression occurred. Twenty nivolumab-treated patients were evaluated at the end of the trial on December 7, 2014. Results Grade 3 or 4 treatment-related adverse events occurred in eight (40%) of 20 patients. Two patients had severe adverse events. In the 20 patients in whom responses could be evaluated, the best overall response was 15%, which included two patients who had a durable complete response (in the 3-mg/kg cohort). The disease control rate in all 20 patients was 45%. The median progression-free survival time was 3.5 months (95% CI, 1.7 to 3.9 months), and the median overall survival time was 20.0 months (95% CI, 7.0 months to not reached) at study termination. Conclusion This study, to our knowledge, is the first to explore the effects of nivolumab against ovarian cancer. The encouraging safety and clinical efficacy of nivolumab in patients with platinum-resistant ovarian cancer indicate the merit of additional large-scale investigations (UMIN Clinical Trials Registry UMIN000005714).

PD-L1 (programmed cell death 1 ligand 1) on tumour cells suppresses host immunity through binding to its receptor PD-1 on lymphocytes, and promotes peritoneal dissemination in mouse models of ovarian cancer. However, how PD-L1 expression is regulated in ovarian cancer microenvironment remains unclear. The number of CD8-positive lymphocytes and PD-L1 expression in tumour cells was assessed in ovarian cancer clinical samples. PD-L1 expression and tumour progression in mouse models under conditions of altering IFN-γ signals was assessed. The number of CD8-positive cells in cancer stroma was very high in peritoneally disseminated tumours, and was strongly correlated to PD-L1 expression on the tumour cells (P<0.001). In mouse models, depleting IFNGR1 (interferon-γ receptor 1) resulted in lower level of PD-L1 expression in tumour cells, increased the number of tumour-infiltrating CD8-positive lymphocytes, inhibition of peritoneal disseminated tumour growth and longer survival (P=0.02). The injection of IFN-γ into subcutaneous tumours induced PD-L1 expression and promoted tumour growth, and PD-L1 depletion completely abrogated tumour growth caused by IFN-γ injection (P=0.01). Interferon-γ secreted by CD8-positive lymphocytes upregulates PD-L1 on ovarian cancer cells and promotes tumour growth. The lymphocyte infiltration and the IFN-γ status may be the key to effective anti-PD-1 or anti-PD-L1 therapy in ovarian cancer.

Emerging evidence has highlighted the host immune system in modulating the patient response to chemotherapy, but the mechanism of this modulation remains unclear. The aim of this study was to analyze the effect of chemotherapy on antitumor immunity in the tumor microenvironment of ovarian cancer. Treatment of ovarian cancer cell lines with various chemotherapeutic agents resulted in upregulated expression of MHC class I and programmed cell death 1 ligand 1 (PD-L1) in a NF-κB-dependent manner and suppression of antigen-specific T-cell function in vitro. In a mouse model of ovarian cancer, treatment with paclitaxel increased CD8(+) T-cell infiltration into the tumor site, upregulated PD-L1 expression, and activated NF-κB signaling. In particular, tumor-bearing mice treated with a combination of paclitaxel and a PD-L1/PD-1 signal blockade survived longer than mice treated with paclitaxel alone. In summary, we found that chemotherapy induces local immune suppression in ovarian cancer through NF-κB-mediated PD-L1 upregulation. Thus, a combination of chemotherapy and immunotherapy targeting the PD-L1/PD-1 signaling axis may improve the antitumor response and offers a promising new treatment modality against ovarian cancer.

The phenotypic transformation of well-differentiated epithelial carcinoma into a mesenchymal-like state provides cancer cells with the ability to disseminate locally and to metastasise. Different degrees of epithelial–mesenchymal transition (EMT) have been found to occur in carcinomas from breast, colon and ovarian carcinoma (OC), among others. Numerous studies have focused on bona fide epithelial and mesenchymal states but rarely on intermediate states. In this study, we describe a model system for appraising the spectrum of EMT using 43 well-characterised OC cell lines. Phenotypic EMT characterisation reveals four subgroups: Epithelial, Intermediate E, Intermediate M and Mesenchymal, which represent different epithelial–mesenchymal compositions along the EMT spectrum. In cell-based EMT-related functional studies, OC cells harbouring an Intermediate M phenotype are characterised by high N-cadherin and ZEB1 expression and low E-cadherin and ERBB3/HER3 expression and are more anoikis-resistant and spheroidogenic. A specific Src-kinase inhibitor, Saracatinib (AZD0530), restores E-cadherin expression in Intermediate M cells in in vitro and in vivo models and abrogates spheroidogenesis. We show how a 33-gene EMT Signature can sub-classify an OC cohort into four EMT States correlating with progression-free survival (PFS). We conclude that the characterisation of intermediate EMT states provides a new approach to better define EMT. The concept of the EMT Spectrum allows the utilisation of EMT genes as predictive markers and the design and application of therapeutic targets for reversing EMT in a selective subgroup of patients.

IFNγ is a cytokine that plays a pivotal role in antitumor host immunity. IFNγ elicits potent antitumor immunity by inducing Th1 polarization, CTL activation, and dendritic cell tumoricidal activity. However, there are significant discrepancies in our understanding of the role of IFNγ as an antitumor cytokine. In certain circumstances, IFNγ obviously acts to induce tumor progression. IFNγ treatment has negatively affected patient outcomes in some clinical trials, while it has favorably affected outcomes in other trials. Several mechanisms, including IFNγ insensitivity and the downregulation of the MHC complex, have been regarded as the reasons for this discrepancy, but they do not fully explain it. We propose IFNγ-induced programmed cell death 1 ligand 1 (PD-L1) expression as a novel mechanism by which IFNγ impairs tumor immunity. When tumor cells encounter CTLs in the local environment, they detect them via the high concentration of IFNγ secreted from CTLs, which induces PD-L1 expression in preparation for an immune attack. Thus, tumor cells acquire the capability to counterattack immune cells. These findings indicate that although IFNγ is thought to be a representative antitumor cytokine, it actually has dual roles: one as a hallmark of antitumor immunity and the other as an inducer of the immune escape phenomenon through various mechanisms, such as PD-L1 expression. In this context, the optimization of immunotherapy according to the local immune environment is important. Anti-PD-1/PD-L1 treatment may be particularly promising when efficient tumor immunity is present, but it is disturbed by PD-L1 expression. Clin Cancer Res; 22(10); 2329-34. ©2016 AACR.

The oncogenic phenotype is complex, resulting from the accumulation of multiple somatic mutations that lead to the deregulation of growth regulatory and cell fate controlling activities and pathways. The ability to dissect this complexity, so as to reveal discrete aspects of the biology underlying the oncogenic phenotype, is critical to understanding the various mechanisms of disease as well as to reveal opportunities for novel therapeutic strategies. Previous work has characterized the process of anchorage-independent growth of cancer cells in vitro as a key aspect of the tumor phenotype, particularly with respect to metastatic potential. Nevertheless, it remains a major challenge to translate these cell biology findings into the context of human tumors. We previously used DNA microarray assays to develop expression signatures, which have the capacity to identify subtle distinctions in biological states and can be used to connect in vitro and in vivo states. Here we describe the development of a signature of anchorage-independent growth, show that the signature exhibits characteristics of deregulated mitochondrial function and then demonstrate that the signature identifies human tumors with the potential for metastasis.

Abstract Epithelial ovarian cancer (EOC) is hallmarked by a high degree of heterogeneity. To address this heterogeneity, a classification scheme was developed based on gene expression patterns of 1538 tumours. Five, biologically distinct subgroups — Epi‐A, Epi‐B, Mes, Stem‐A and Stem‐B — exhibited significantly distinct clinicopathological characteristics, deregulated pathways and patient prognoses, and were validated using independent datasets. To identify subtype‐specific molecular targets, ovarian cancer cell lines representing these molecular subtypes were screened against a genome‐wide shRNA library. Focusing on the poor‐prognosis Stem‐A subtype, we found that two genes involved in tubulin processing, TUBGCP4 and NAT10 , were essential for cell growth, an observation supported by a pathway analysis that also predicted involvement of microtubule‐related processes. Furthermore, we observed that Stem‐A cell lines were indeed more sensitive to inhibitors of tubulin polymerization, vincristine and vinorelbine, than the other subtypes. This subtyping offers new insights into the development of novel diagnostic and personalized treatment for EOC patients.

Abstract Snail is a major transcriptional factor that induces epithelial-mesenchymal transition (EMT). In this study, we explore the effect of Snail on tumor immunity. Snail knockdown in mouse ovarian cancer cells suppresses tumor growth in immunocompetent mice, associated with an increase of CD8 + tumor-infiltrating lymphocytes and a decrease of myeloid-derived suppressor cells (MDSCs). Snail knockdown reduces the expression of CXCR2 ligands (CXCL1 and CXCL2), chemokines that attract MDSCs to the tumor via CXCR2. Snail upregulates CXCR ligands through NF-kB pathway, and most likely, through direct binding to the promoters. A CXCR2 antagonist suppresses MDSC infiltration and delays tumor growth in Snail-expressing mouse tumors. Ovarian cancer patients show elevated serum CXCL1/2, which correlates with Snail expression, MDSC infiltration, and short overall survival. Thus, Snail induces cancer progression via upregulation of CXCR2 ligands and recruitment of MDSCs. Blocking CXCR2 represents an immunological therapeutic approach to inhibit progression of Snail-high tumors undergoing EMT.

High VEGF expression in ovarian cancer is an unfavorable prognostic factor. However, the role of VEGF in tumor immunity remains unclear. Here, we examined the impact of VEGF on local immunity, including induction of myeloid-derived suppressor cells (MDSC), in ovarian cancer.High-grade serous ovarian cancer (HGSOC) cases were analyzed by gene expression microarray and IHC for VEGF, CD8, and CD33. VEGF receptor (VEGFR) 1 and VEGFR2 expression levels on MDSCs were analyzed in a mouse model, and the direct effects of VEGF-A on MDSC expansion were investigated. Gr1+ MDSCs and lymphocyte frequencies were analyzed in control tumors and tumors derived from cells harboring short hairpin RNA targeting Vegf-a. In addition, the therapeutic effects of anti-Gr-1 antibodies were examined.Microarray analysis revealed the upregulation of several myeloid cell chemoattractants and the downregulation of lymphocyte-related pathways in cases with high VEGF expression. In immunohistochemical analysis, VEGF expression in peritoneal dissemination correlated with MDSC infiltration. Cases with high MDSC infiltration, which was inversely correlated with intratumoral CD8+ T-cell infiltration, exhibited shorter overall survival. In a mouse model, intratumoral MDSCs expressed both VEGFR1 and VEGFR2. MDSC migration and differentiation were augmented by VEGF signaling. Vegf-a knockdown in tumor cells resulted in decreased MDSC infiltration and increased CD8+ T-cell infiltration. Moreover, treatment with anti-Gr-1 antibodies delayed the growth of control tumors, whereas Vegf-a-knockdown tumors were unaffected by anti-Gr-1 antibody treatment.VEGF expression in ovarian cancer induced MDSCs, inhibited local immunity, and contributed to poor prognosis. Clin Cancer Res; 23(2); 587-99. ©2016 AACR.