Abstract Intrahepatic cholangiocarcinoma (ICC) has limited therapeutic options and a dismal prognosis. Anti-PD-L1 immunotherapy combined with gemcitabine/cisplatin chemotherapy has recently shown efficacy in biliary tract cancers, but responses are seen only in a minority of patients. Here, we studied the roles of anti-PD1 and anti-CTLA-4 immune checkpoint blockade (ICB) therapies when combined with gemcitabine/cisplatin and the mechanisms of treatment benefit in orthotopic murine ICC models. We evaluated the effects of the combined treatments on ICC vasculature and immune microenvironment using flow cytometry analysis, immunofluorescence, imaging mass cytometry, RNA-sequencing, qPCR, and in vivo T-cell depletion and CD8 + T-cell transfer using orthotopic ICC models and transgenic mice. Combining gemcitabine/cisplatin with anti-PD1 and anti-CTLA-4 antibodies led to substantial survival benefits and reduction of morbidity in two aggressive ICC models, which were ICB-resistant. Gemcitabine/cisplatin treatment increased the frequency of tumor-infiltrating lymphocytes and normalized the ICC vessels, and when combined with dual CTLA-4/PD1 blockade, increased the number of activated CD8 + Cxcr3 + IFN-γ + T-cells. Depletion of CD8 + but not CD4 + T-cells compromised efficacy. Conversely, CD8 + T-cell transfer from Cxcr3 −/− versus Cxcr3 +/+ mice into Rag1 −/− immunodeficient mice restored the anti-tumor effect of gemcitabine/cisplatin/ICB combination therapy. Finally, rational scheduling of the ICBs (anti-CTLA-4 “priming”) with chemotherapy and anti-PD1 therapy achieved equivalent efficacy with continuous dosing while reducing overall drug exposure. In summary, gemcitabine/cisplatin chemotherapy normalizes vessel structure, increases activated T-cell infiltration, and enhances anti-PD1/CTLA-4 immunotherapy efficacy in aggressive murine ICC. This combination approach should be clinically tested to overcome resistance to current therapies in ICC patients. One Sentence Summary Immune microenvironment reprogramming by chemotherapy and priming using CTLA-4 blockade render ICCs responsive to anti-PD-1 immunotherapy.

Co-inhibition of programmed cell death receptor-1 (PD-1) and vascular endothelial growth factor receptor (VEGFR) pathway has shown efficacy in hepatocellular carcinoma (HCC). NLRP3 is a component of the inflammasome involved in the initiation, development, and progression of multiple cancers. We examined whether adding an NLRP3 agonist to dual PD-1/VEGFR inhibitors is feasible and can address treatment resistance in orthotopic HCC in mice with underlying liver damage. Mice with established tumors were treated with an NLRP3 agonist alone, combination of anti-VEGFR2 or the multikinase inhibitor regorafenib with anti-PD1 antibodies, or their combination. In all models tested, NLRP3 agonist therapy showed acceptable toxicity but no effect on tumor growth delay, disease morbidity, or survival. Pharmacodynamic analyses confirmed the effects of NLRP3 agonist therapy on inflammasome, evidenced by a significant elevation in plasma levels of pro-inflammatory cytokines such as IL-1β. However, these changes were not detectable in tumor tissues, where we detected increased expression of immunosuppressive markers IL-6, KC/GRO, CCL9, and IL-18, and immune checkpoint molecules (PD1, PD-L1, and CTLA-4) after NLRP3 agonist therapy. Thus, modulation of the inflammasome with a novel NLRP3 agonist was feasible in mice with orthotopic HCC and liver damage but did not enhance efficacy when combined with anti-PD1/VEGFR therapies.

Abstract Activating mutations of KRAS play critical roles in the initiation and progression of pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC). Accumulating evidence indicates that distinct KRAS alleles associate with different prognoses, but the underlying mechanisms are not known. We established isogenic KRAS mutants ( KRAS G12D , KRAS G12V , and KRAS WT ) using a KRAS G12R patient-derived PDAC cell line by CRISPR/Cas9 knock-in. We used these isogenic cell lines, a collection of characterized human PDAC patient-derived cell lines, and murine PDAC models to study the role of these KRAS alleles in vitro and in vivo . We verified that the growth of KRAS G12D cells is more aggressive compared to KRAS G12V isogenic cells in vitro and in vivo using orthotopic mouse models. Signal transducer and activator of transcription (STAT) activation was the most significant difference between KRAS G12D and KRAS G12V isogenic PDACs. Furthermore, activation of interferon-alpha (IFNA)/IFNA receptor (IFNAR)1/STAT3 signaling in the cancer cells mediated the more aggressive phenotype of KRAS G12D PDACs. Conversely, inhibition of IFNAR1 in patient-derived PDAC cells suppressed tumor growth. Finally, IFNAR1 blockade was also effective in murine PDAC models and induced a significant increase in survival when combined with immune checkpoint blockade therapy. We conclude that the IFNA pathway and IFNAR1/STAT3 axis contribute to a more aggressive tumor progression in human KRAS G12D PDACs and that IFNAR1 inhibition is a potential therapeutic target for overcoming resistance to immunotherapy in PDAC. One Sentence Summary IFNA pathway drives the more aggressive phenotype of KRAS G12D -mutant pancreatic ductal adenocarcinomas via IFNAR1/STAT3 activation.