ABSTRACT Although many studies have explored the depletion of tumour-associated macrophages (TAMs) as a therapeutic strategy for solid tumours, currently available compounds suffer from poor efficacy and dose-limiting side effects. Here, we developed a novel TAM-depleting agent (“OximUNO”) that specifically targets CD206 + TAMs and demonstrated efficacy in triple negative breast cancer (TNBC) mouse models. OximUNO comprises a star-shaped polyglutamate (St-PGA) decorated with the CD206-targeting peptide mUNO that carries the chemotherapeutic drug doxorubicin (DOX). In TNBC models, a fluorescently labelled mUNO-decorated St-PGA homed to CD206 + TAMs within primary lesions and metastases. OximUNO exhibited no acute liver or kidney toxicity in vivo. Treatment with OximUNO reduced the progression of primary tumour lesions and pulmonary metastases, significantly diminished the number of CD206 + TAMs and increased the CD8/FOXP3 expression ratio (demonstrating immunostimulation). Our findings suggest the potential benefit of OximUNO as a TAM-depleting agent for TNBC treatment. Importantly, our studies also represent the first report of a peptide-targeted St-PGA as a targeted therapeutic nanoconjugate.

ABSTRACT In triple negative breast cancer (TNBC), pro-tumoral macrophages promote metastasis and suppress the immune response. To target these cells, we engineered a previously identified CD206 (mannose receptor)-binding peptide, mUNO, to enhance its affinity and proteolytic stability. The new rationally designed peptide, MACTIDE, includes a trypsin inhibitor loop, from the Sunflower Trypsin Inhibitor-I. Binding studies to recombinant CD206 revealed a 15-fold lower K D for MACTIDE compared to parental mUNO. Additionally, mass spectrometry showed a 5-fold increase in half-life in tumor lysate for MACTIDE compared to mUNO. Homing studies in TNBC-bearing mice showed that fluorescein (FAM)-MACTIDE precisely targeted CD206 + tumor-associated macrophages (TAMs) upon intravenous, intraperitoneal and even oral administration, with no significant accumulation in liver. We coupled MACTIDE to the FDA-approved drug Verteporfin, an established photosensitizer for photodynamic therapy and inhibitor of the YAP/TAZ pathway, to generate a conjugate here referred to as MACTIDE-V. In the orthotopic 4T1 TNBC mouse model, non-irradiated MACTIDE-V-treated mice unexpectedly showed a similar anti-tumoral effect and fewer signs of toxicity as irradiated MACTIDE-V-treated mice, leading to subsequent studies on the laser-independent activity of this conjugate. In vitro studies using bone-marrow derived mouse macrophages showed that MACTIDE-V excluded YAP from the nucleus, increased the phagocytic activity and upregulated several genes associated with cytotoxic anti-tumoral macrophages. In mouse models of TNBC, MACTIDE-V slowed primary tumor growth, suppressed lung metastases, increased markers of phagocytosis and antigen presentation in TAMs and monocytes, increasing the tumor infiltration of several lymphocyte subsets. We therefore propose MACTIDE-V as a useful peptide-drug conjugate to modulate macrophage function in the context of breast tumor immunotherapy.