Abstract Recent advances in cancer immunotherapy have created a greater appreciation of potential anti-tumoral impacts by the immune system; however, individual patient responses have been variable. While immunotherapy is often given after standard-of-care treatment, the effects of initial interventions on the ability of the immune system to mount a response are not well understood and this may contribute to the variable response. For glioblastoma (GBM), initial disease management includes surgical resection, perioperative high-dose steroid therapy, chemotherapy, and radiation treatment. While new discoveries regarding the impact of chemotherapy and radiation on immune response have been made and translated to clinical trial design, the impact of surgical resection and steroids on the anti-tumor immune response has yet to be determined. Further, it is now accepted that steroid usage needs to be closely evaluated in the context of GBM and immunotherapy trials. To better model the clinical scenario in GBM, we developed a mouse model that integrates tumor resection and steroid treatment to understand how these therapies affect local and systemic immune responses. Using this model, we observed a systemic reduction in lymphocytes associated with surgical resection and identified a correlation between increased tumor volume and decreased circulating lymphocytes, a relationship that was obviated by dexamethasone treatment. Furthermore, we investigated the possibility of there being similar relationships in a cohort of patients with GBM and found that prior to steroid treatment, circulating lymphocytes inversely correlated with tumor volume. Lastly, correlating GBM patient data and outcomes demonstrated that peripherally circulating lymphocyte content varies with progression-free and overall survival, independent of tumor volume, steroid use, or tumor molecular profiles. These results highlight the systemic immunosuppressive effects that initial therapies can have on patients. Such effects should be considered when designing current and future immunotherapy clinical trials and underscore the importance of circulating lymphocytes as a possible correlate of GBM disease progression.

The application of tumor immunotherapy to glioblastoma (GBM) is limited by an unprecedented degree of immune suppression due to factors that include high numbers of immune suppressive myeloid cells, the blood brain barrier, and T cell sequestration to the bone marrow. We previously identified an increase in immune suppressive myeloid-derived suppressor cells (MDSCs) in GBM patients, which correlated with poor prognosis and was dependent on macrophage migration inhibitory factor (MIF). Here we examine the MIF signaling axis in detail in murine MDSC models, GBM-educated MDSCs and human GBM. We found that the monocytic subset of MDSCs (M-MDSCs), expressed high levels of the MIF cognate receptor CD74 and was localized in the tumor microenvironment. In contrast, granulocytic MDSCs (G-MDSCs) expressed high levels of the MIF non-cognate receptor CXCR2 and showed minimal accumulation in the tumor microenvironment. Furthermore, targeting M-MDSCs with ibudilast, a brain penetrant MIF-CD74 interaction inhibitor, reduced MDSC function and enhanced CD8 T cell activity in the tumor microenvironment. These findings demonstrate the MDSC subsets differentially express MIF receptors and may be leveraged for specific MDSC targeting.

2044 Background: Gaseous hydrogen sulfide (H 2 S), a by-product of cysteine metabolism, inhibits the growth of glioblastoma (GBM) cells and impairs GBM progression in mice. Likewise, H 2 S generation and sulfhydration are decreased in human GBM specimens as compared to non-tumor controls. Thus, boosting H 2 S production is a novel strategy for GBM treatment. Suppression of thyroid hormone (TH) signaling increases endogenous production of H 2 S. We hypothesize that methimazole-induced hypothyroidism will enhance the efficacy of chemotherapy in WHO grade 4 gliomas by boosting H 2 S production capacity (HPC) within the tumor. The goal of this trial is to provide proof of concept that suppression of TH signaling, via methimazole and subsequent augmentation of H 2 S synthesis and signaling, is feasible in patients with WHO grade 4 gliomas (G4G). Methods: This modified phase 1/2 study evaluates the safety and efficacy of methimazole + chemotherapy with pharmacodynamic correlates in patients with progressive G4G. The main objective is a 10% increase in HPC and a 1.5-fold increase in peripheral blood sulfhydration signaling (SS). Patients who are planned for a clinically-indicated resection receive pre-op (5-7 days) and post-op methimazole with the addition of investigator’s choice of chemotherapy 1 month after starting post op methimazole. Patients receive methimazole + chemotherapy until progression. Resected tumor will be assayed for HPC and for proteins relevant to H 2 S production. Peripheral blood lead-acetate assays for HPC and SS are obtained at baseline, pre-op, intra-op, post-op, before the addition of chemotherapy, and before each cycle of methimazole + chemo. Key eligibility criteria: progressive G4G for whom a clinically-indicated resection is planned, and normal thyroid function with no history of thyroid disease. Patients may have had unlimited prior regimens including bevacizumab. Results: To date six patients (4 male) ages 49-59 years have enrolled. At all time points tested post-methimazole treatment relative to baseline age/sex matched no-methimazole control patients, there were significant increases in plasma H 2 S production capacity (table). Conclusions: In this early cohort, it appears methimazole treatment in recurrent GBM patients enhances HPC on a systemic level. Next steps will be to measure sulfide signaling and sulfhydration alterations in patient tumor samples. The protocol is being modified to allow earlier addition (2 weeks) of post-op chemotherapy. Clinical trial information: NCT05607407 . [Table: see text]

Background Myeloid-derived suppressor cells (MDSCs) are elevated in glioblastoma (GBM) patient circulation, present in tumor tissue, and associated with poor prognosis. While low-dose chemotherapy reduces MDSCs in preclinical models, the use of this strategy to reduce MDSCs in GBM patients has yet to be evaluated.Methods A phase 0/1 dose-escalation clinical trial was conducted in recurrent glioblastoma patients treated 5-7 days prior to surgery with low-dose chemotherapy via capecitabine followed by concomitant low-dose capecitabine and bevacizumab. Clinical outcomes, including progression-free and overall survival, were measured, along with safety and toxicity profiles. Over the treatment time course, circulating MDSC levels were measured by multi-parameter flow cytometry, and tumor tissue immune profiles were assessed via mass cytometry time-of-flight.Results A total of 11 patients were enrolled across escalating dose cohorts of 150, 300, and 450 mg bid, with a progression-free survival of 5.8 months (range of 1.8-27.8 months) and an overall survival of 11.5 months (range of 3->28.0 months) from trial enrollment. No serious adverse events related to the drug combination were observed. Compared to pre-treatment baseline, circulating MDSCs were found to be higher after surgery in the 150 mg treatment arm and lower in the 300 mg and 450 mg treatment arms. Increased cytotoxic immune infiltration was observed after low-dose capecitabine compared to untreated GBM patients in the 300 mg and 450 mg treatment arms.Conclusions Low-dose, metronomic capecitabine in combination with bevacizumab is well tolerated in GBM patients and was associated with a reduction in circulating MDSC levels and an increase in cytotoxic immune infiltration into the tumor microenvironment.Trial registration NCT02669173Funding This research was funded by the Cleveland Clinic, Case Comprehensive Cancer Center, Musella Foundation, and B*CURED. Capecitabine was provided in kind by Mylan Pharmaceuticals.

Abstract Increased myeloid-derived suppressor cell (MDSC) frequency is associated with worse outcomes and poor therapeutic response in glioblastoma (GBM). Monocytic (m) MDSCs represent the predominant subset in the GBM microenvironment. However, the molecular basis of mMDSC enrichment in the tumor microenvironment compared to granulocytic (g) MDSCs has yet to be determined. Here, we report that mMDSCs and gMDSCs display differences in their tumoraccelerating ability, with mMDSCs driving tumor growth in GBM models. Epigenetic assessments indicate enhanced gene accessibility for cell adhesion programs in mMDSCs and higher cellsurface integrin expression in mouse and human mMDSCs. Integrin β1 blockage abrogated the tumor-promoting phenotype of mMDSCs and altered the immune profile in the tumor microenvironment. These findings suggest that integrin β1 expression underlies the enrichment of mMDSCs in tumors and represents a putative immunotherapy target to attenuate myeloid cell-driven immune suppression in GBM. Summary Myeloid-derived suppressor cells (MDSCs) drive glioblastoma growth; however, the function of specific MDSCs subsets is unclear. Bayik et al. demonstrate that adhesion programs are enhanced in monocytic MDSCs and responsible for their GBM-promoting function.