Prostate cancers are considered to be immunologically 'cold' tumors given the very few patients who respond to checkpoint inhibitor (CPI) therapy. Recently, enrichment of interferon-stimulated genes (ISGs) predicted a favorable response to CPI across various disease sites. The enhancer of zeste homolog-2 (EZH2) is overexpressed in prostate cancer and known to negatively regulate ISGs. In the present study, we demonstrate that EZH2 inhibition in prostate cancer models activates a double-stranded RNA-STING-ISG stress response upregulating genes involved in antigen presentation, Th1 chemokine signaling and interferon response, including programmed cell death protein 1 (PD-L1) that is dependent on STING activation. EZH2 inhibition substantially increased intratumoral trafficking of activated CD8+ T cells and increased M1 tumor-associated macrophages, overall reversing resistance to PD-1 CPI. Our study identifies EZH2 as a potent inhibitor of antitumor immunity and responsiveness to CPI. These data suggest EZH2 inhibition as a therapeutic direction to enhance prostate cancer response to PD-1 CPI.

Prostate cancers are considered immunologically cold tumors given the very few patients who respond to checkpoint inhibitor therapy (CPI). Recently, enrichment of interferon (IFN) response genes predicts a favorable response to CPI across various disease sites. The enhancer of zeste homolog-2 (EZH2) is over-expressed in prostate cancer and is known to negatively regulate IFN response genes. Here, we demonstrate that inhibition of EZH2 catalytic activity in prostate cancer models derepresses expression of double-strand RNA (dsRNA), associated with upregulation of genes involved in antigen presentation, Th-1 chemokine signaling, and interferon (IFN) response, including PD-L1. Similarly, application of a novel EZH2 derived gene signature to human prostate sample analysis indicated an inverse correlation between tumor EZH2 activity/expression with T-cell inflamed and IFN gene signatures and PD-L1 expression. EZH2 inhibition combined with PD-1 CPI significantly enhances anti-tumor response that is dependent on up-regulation of tumor PD-L1 expression. Further, combination therapy significantly increases intratumoral trafficking of activated CD8+ T-cells and M1 tumor associated macrophages (TAMs) with concurrent loss of M2 TAMs. Our study identifies EZH2 as a potent inhibitor of antitumor immunity and responsiveness to CPI. This data suggests EZH2 inhibition as a novel therapeutic direction to enhance prostate cancer response to PD-1 CPI.