We report the first preclinical in vitro and in vivo comparison of GA101 (obinutuzumab), a novel glycoengineered type II CD20 monoclonal antibody, with rituximab and ofatumumab, the two currently approved type I CD20 antibodies. The three antibodies were compared in assays measuring direct cell death (AnnexinV/PI staining and time-lapse microscopy), complement-dependent cytotoxicity (CDC), antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity (ADCC), antibody-dependent cell-mediated phagocytosis (ADCP), and internalization. The models used for the comparison of their activity in vivo were SU-DHL4 and RL xenografts. GA101 was found to be superior to rituximab and ofatumumab in the induction of direct cell death (independent of mechanical manipulation required for cell aggregate disruption formed by antibody treatment), whereas it was 10 to 1,000 times less potent in mediating CDC. GA101 showed superior activity to rituximab and ofatumumab in ADCC and whole-blood B-cell depletion assays, and was comparable with these two in ADCP. GA101 also showed slower internalization rate upon binding to CD20 than rituximab and ofatumumab. In vivo, GA101 induced a strong antitumor effect, including complete tumor remission in the SU-DHL4 model and overall superior efficacy compared with both rituximab and ofatumumab. When rituximab-pretreated animals were used, second-line treatment with GA101 was still able to control tumor progression, whereas tumors escaped rituximab treatment. Taken together, the preclinical data show that the glyoengineered type II CD20 antibody GA101 is differentiated from the two approved type I CD20 antibodies rituximab and ofatumumab by its overall preclinical activity, further supporting its clinical investigation.

CEA TCB is a novel IgG-based T-cell bispecific (TCB) antibody for the treatment of CEA-expressing solid tumors currently in phase I clinical trials (NCT02324257). Its format incorporates bivalent binding to CEA, a head-to-tail fusion of CEA- and CD3e-binding Fab domains and an engineered Fc region with completely abolished binding to FcγRs and C1q. The study provides novel mechanistic insights into the activity and mode of action of CEA TCB.CEA TCB activity was characterized on 110 cell lines in vitro and in xenograft tumor models in vivo using NOG mice engrafted with human peripheral blood mononuclear cells.Simultaneous binding of CEA TCB to tumor and T cells leads to formation of immunologic synapses, T-cell activation, secretion of cytotoxic granules, and tumor cell lysis. CEA TCB activity strongly correlates with CEA expression, with higher potency observed in highly CEA-expressing tumor cells and a threshold of approximately 10,000 CEA-binding sites/cell, which allows distinguishing between high- and low-CEA-expressing tumor and primary epithelial cells, respectively. Genetic factors do not affect CEA TCB activity confirming that CEA expression level is the strongest predictor of CEA TCB activity. In vivo, CEA TCB induces regression of CEA-expressing xenograft tumors with variable amounts of immune cell infiltrate, leads to increased frequency of activated T cells, and converts PD-L1 negative into PD-L1-positive tumors.CEA TCB is a novel generation TCB displaying potent antitumor activity; it is efficacious in poorly infiltrated tumors where it increases T-cell infiltration and generates a highly inflamed tumor microenvironment. Clin Cancer Res; 22(13); 3286-97. ©2016 AACR.

Endogenous costimulatory molecules on T cells such as 4-1BB (CD137) can be leveraged for cancer immunotherapy. Systemic administration of agonistic anti-4-1BB antibodies, although effective preclinically, has not advanced to phase 3 trials because they have been hampered by both dependency on Fcγ receptor-mediated hyperclustering and hepatotoxicity. To overcome these issues, we engineered proteins simultaneously targeting 4-1BB and a tumor stroma or tumor antigen: FAP-4-1BBL (RG7826) and CD19-4-1BBL. In the presence of a T cell receptor signal, they provide potent T cell costimulation strictly dependent on tumor antigen-mediated hyperclustering without systemic activation by FcγR binding. We could show targeting of FAP-4-1BBL to FAP-expressing tumor stroma and lymph nodes in a colorectal cancer-bearing rhesus monkey. Combination of FAP-4-1BBL with tumor antigen-targeted T cell bispecific (TCB) molecules in human tumor samples led to increased IFN-γ and granzyme B secretion. Further, combination of FAP- or CD19-4-1BBL with CEA-TCB (RG7802) or CD20-TCB (RG6026), respectively, resulted in tumor remission in mouse models, accompanied by intratumoral accumulation of activated effector CD8+ T cells. FAP- and CD19-4-1BBL thus represent an off-the-shelf combination immunotherapy without requiring genetic modification of effector cells for the treatment of solid and hematological malignancies.

ABSTRACT Targeting chromatin binding proteins and modifying enzymes can concomitantly affect tumor cell proliferation and survival, as well as enhance anti-tumor immunity and augment cancer immunotherapies. By screening a small molecule library of epigenetics-based therapeutics, BET bromodomain inhibitors (BETi) were identified as agents that promote the anti-tumor activity of CD8 + T-cells. BETi sensitized diverse tumor types to the cytotoxic effects of the pro-inflammatory cytokine TNF. By preventing the recruitment of BRD4 to p65-bound cis -regulatory elements, BETi suppressed the induction of inflammatory gene expression, including the key NF-κB target genes BIRC2 (cIAP1 ) and BIRC3 (cIAP2 ) . Disruption of pro-survival NF-κB signaling by BETi led to unrestrained TNF-mediated activation of the extrinsic apoptotic cascade and tumor cell death. Administration of BETi in combination with T-cell bispecific (TCB) antibodies increased bystander killing of tumor cells and enhanced tumor growth inhibition in vivo in a TNF-dependent manner. This novel epigenetic mechanism of immunomodulation may guide future use of BETi as adjuvants for immune oncology agents. STATEMENT OF SIGNIFICANCE Manipulating the epigenome is an evolving strategy to enhance anti-tumor immunity. We demonstrate that BET bromodomain inhibitors potently sensitize solid tumors to CD8 + T-cell killing in a TNF-dependent manner. This immunomodulatory mechanism can be therapeutically leveraged to augment immuno-oncology therapies, including TCB antibodies and immune checkpoint blockade.

Abstract Traditional drug safety assessment often fails to predict complications in humans, especially when the drug targets the immune system. Here, we show the unprecedented capability of two Organs-on-Chips to evaluate the safety profile of T-cell bispecific antibodies (TCBs) targeting tumor antigens. Although promising for cancer immunotherapy, TCBs are associated with an on-target, off-tumor risk due to low levels of expression of tumor antigens in healthy tissues. We leveraged in vivo target expression and toxicity data of TCBs targeting folate receptor 1 (FOLR1) or carcinoembryonic antigen (CEA) to design and validate human immunocompetent Organs-on-Chips safety platforms. We discovered that the Lung-Chip and Intestine-Chip could reproduce and predict target-dependent TCB safety liabilities, based on sensitivity to key determinants thereof, such as target expression and antibody affinity. These novel tools broaden the research options available for mechanistic understandings of engineered therapeutic antibodies and assessing safety in tissues susceptible to adverse events.