Abstract Purpose Resident memory CD8 T cells owing to their ability to reside and persist in peripheral tissues, impart adaptive sentinel activity and amplify local immune response, have beneficial implications for tumor surveillance and control. The current study aims to clarify the less known chemotactic mechanisms that govern the localization, retention, and residency of memory CD8 T cells in the ovarian tumor microenvironment. Experimental Design RNA/FACS based profiling of chemokine receptor expression in CD8 + resident memory T cells in human ovarian cancer and analyze their association with survival. Analyze chemokine receptor role in anti-tumor response and control by resident memory T cells using prophylactic mice models of ovarian cancer, treated with adoptive transfer of OT1 T cells and vaccination with maraba virus-OVA to target Ovalbumin expressing tumor. Results Chemokine receptor profiling of CD8 + CD103 + resident memory TILs in ovarian cancer patients revealed high expression of CXCR6. Analysis of the TCGA ovarian cancer database revealed CXCR6 to be associated with CD103 and increased patient survival. Functional studies in mouse models of ovarian cancer revealed that CXCR6 is a marker of resident, but not circulatory tumor-specific memory CD8 T cells. Knockout of CXCR6 in tumor-specific CD8 T cells showed reduced retention in tumor tissues leading to diminished resident memory responses and poor control of ovarian cancer Conclusions CXCR6 by promoting increased retention in tumor tissues serves a critical role in resident memory T cell-mediated immunosurveillance and control of ovarian cancer. Future studies warrant exploiting CXCR6 to promote resident memory response in cancers.

Abstract The immunoregulatory enzyme, indoleamine 2,3-dioxygenase (IDO1) and the PD-1/PD-L1 axis are potent mechanisms that impede effective anti-tumor immunity in ovarian cancer. However, whether the IDO pathway regulates PD-1 expression in T cells is currently unknown. Here we show that tumoral IDO1 expression led to profound changes in tryptophan, nicotinate/nicotinamide, and purine metabolic pathways in the ovarian tumor microenvironment, and to an increased frequency of PD-1 + CD8 + tumor infiltrating T cells. We determined that activation of the aryl hydrocarbon receptor (AHR) by kynurenine induced PD-1 expression, and this effect was significantly abrogated by the AHR antagonist CH223191. Mechanistically, kynurenine alters chromatin accessibility in regulatory regions of T cell inhibitory receptors, allowing AHR to bind to consensus XRE motifs in the promoter region of PD-1. These results enable the design of strategies to target the IDO1 and AHR pathways for enhancing anti-tumor immunity in ovarian cancer.

1. Abstract Pharmacogenomics is a rapidly growing field with the goal of providing personalized care to every patient. Previously, we developed the Computational Analysis of Novel Drug Opportunities (CANDO) platform for multiscale therapeutic discovery to screen optimal compounds for any indication/disease by performing analytics on their interactions with large protein libraries. We implemented a comprehensive precision medicine drug discovery pipeline within the CANDO platform to determine which drugs are most likely to be effective against mutant phenotypes of non-small cell lung cancer (NSCLC) based on the supposition that drugs with similar interaction profiles (or signatures) will have similar behavior and therefore show synergistic effects. CANDO predicted that osimertinib, an EGFR inhibitor, is most likely to synergize with four KRAS inhibitors.Validation studies with cellular toxicity assays confirmed that osimertinib in combination with ARS-1620, a KRAS G12C inhibitor, and BAY-293, a pan-KRAS inhibitor, showed a synergistic effect on decreasing cellular proliferation by acting on mutant KRAS. Gene expression studies revealed that MAPK suppression is a key correlate of decreased cellular proliferation following treatment with KRAS inhibitor BAY-293, but not treatment with ARS-1620 or osimertinib. Our precision medicine pipeline may be used to identify compounds capable of synergizing with inhibitors of KRAS G12C, and to assess their likelihood of becoming drugs by understanding their behavior at the proteomic/interactomic scales.

Abstract Immune checkpoint inhibitors (ICI) have revolutionized treatment for various cancers; however, durable response is limited to only a subset of patients. Discovery of blood-based biomarkers that reflect dynamic change of the tumor microenvironment, and predict response to ICI will markedly improve current treatment regimens. Here, we investigated a role of CX3C chemokine receptor 1 (CX3CR1), a marker of T-cell differentiation, in predicting response to ICI therapy. Successful treatment of tumor-bearing mice with ICI increased the frequency and T-cell receptor clonality of the peripheral CX3CR1 + CD8 + T-cell subset that included an enriched repertoire of tumor-specific and tumor-infiltrating CD8 + T cells. Furthermore, an increase in the frequency of the CX3CR1 + subset in circulating CD8 + T cells early after initiation of anti-PD-1 therapy correlated with response and survival in patients with non-small cell lung cancer (NSCLC). Taken together, these data support T-cell CX3CR1 expression as a blood-based dynamic biomarker to predict response to ICI therapy.