Purpose A phase I/II trial was performed to evaluate the safety and immunogenicity of a novel vaccination with α-type 1 polarized dendritic cells (αDC1) loaded with synthetic peptides for glioma-associated antigen (GAA) epitopes and administration of polyinosinic-polycytidylic acid [poly(I:C)] stabilized by lysine and carboxymethylcellulose (poly-ICLC) in HLA-A2 + patients with recurrent malignant gliomas. GAAs for these peptides are EphA2, interleukin (IL)-13 receptor-α2, YKL-40, and gp100. Patients and Methods Twenty-two patients (13 with glioblastoma multiforme [GBM], five with anaplastic astrocytoma [AA], three with anaplastic oligodendroglioma [AO], and one with anaplastic oligoastrocytoma [AOA]) received at least one vaccination, and 19 patients received at least four vaccinations at two αDC1 dose levels (1 × or 3 × 10 7 /dose) at 2-week intervals intranodally. Patients also received twice weekly intramuscular injections of 20 μg/kg poly-ICLC. Patients who demonstrated positive radiologic response or stable disease without major adverse events were allowed to receive booster vaccines. T-lymphocyte responses against GAA epitopes were assessed by enzyme-linked immunosorbent spot and HLA-tetramer assays. Results The regimen was well-tolerated. The first four vaccines induced positive immune responses against at least one of the vaccination-targeted GAAs in peripheral blood mononuclear cells in 58% of patients. Peripheral blood samples demonstrated significant upregulation of type 1 cytokines and chemokines, including interferon-α and CXCL10. Nine (four GBM, two AA, two AO, and one AOA) achieved progression-free status lasting at least 12 months. One patient with recurrent GBM demonstrated sustained complete response. IL-12 production levels by αDC1 positively correlated with time to progression. Conclusion These data support safety, immunogenicity, and preliminary clinical activity of poly-ICLC-boosted αDC1-based vaccines.

Purpose: The microenvironment of head and neck squamous cell carcinomas (HNSCC) is highly immunosuppressive. HNSCCs expressing elevated levels of PD-L1 have especially poor outcome. Exosomes that carry PD-L1 and suppress T-cell functions have been isolated from plasma of patients with HNSCC. The potential contributions of PD-L1+ exosomes to immune suppression and disease activity are evaluated.Experimental Design: Exosomes isolated from plasma of 40 HNSCC patients by size exclusion chromatography were captured on beads using anti-CD63 Abs, stained for PD-1 and PD-L1 and analyzed by flow cytometry. The percentages and mean fluorescence intensities (MFI) of PD-L1+ and PD-1+ exosome/bead complexes were correlated with the patients' clinicopathologic data. PD-L1high or PD-L1low exosomes were incubated with activated CD69+ human CD8+ T cells ± PD-1 inhibitor. Changes in CD69 expression levels on T cells were measured. Patients' plasma was tested for soluble PD-L1 (sPD-L1) by ELISA.Results: Levels of PD-L1 carried by exosomes correlated with patients' disease activity, the UICC stage and the lymph node status (P = 0.0008-0.013). In contrast, plasma levels of sPD-L1 or exosome PD-1 levels did not correlate with any clinicopathologic parameters. CD69 expression levels were inhibited (P < 0.03) by coincubation with PD-L1high but not by PD-L1low exosomes. Blocking of PD-L1+ exosome signaling to PD-1+ T cells attenuated immune suppression.Conclusions: PD-L1 levels on exosomes, but not levels of sPD-L1, associated with disease progression in HNSCC patients. Circulating PD-L1+ exosomes emerge as useful metrics of disease and immune activity in HNSCC patients.Circulating PD-L1high exosomes in HNC patients' plasma but not soluble PD-L1 levels associate with disease progression. Clin Cancer Res; 24(4); 896-905. ©2017 AACR.

Abstract Sera of patients with cancer contain membraneous microvesicles (MV) able to induce apoptosis of activated T cells by activating the Fas/Fas ligand pathway. However, the cellular origin of MV found in cancer patients’ sera varies as do their molecular and cellular profiles. To distinguish tumor-derived MV in cancer patients’ sera, we used MAGE 3/6+ present in tumors and MV. Molecular profiles of MAGE 3/6+ MV were compared in Western blots or by flow cytometry with those of MV secreted by dendritic cells or activated T cells. These profiles were found to be distinct for each cell type. Only tumor-derived MV were MAGE 3/6+ and were variably enriched in 42-kDa Fas ligand and MHC class I but not class II molecules. Effects of MV on signaling via the TCR and IL-2R and proliferation or apoptosis of activated primary T cells and T cell subsets were also assessed. Functions of activated CD8+ and CD4+ T lymphocytes were differentially modulated by tumor-derived MV. These MV inhibited signaling and proliferation of activated CD8+ but not CD4+ T cells and induced apoptosis of CD8+ T cells, including tumor-reactive, tetramer+CD8+ T cells as detected by flow cytometry for caspase activation and annexin V binding or by DNA fragmentation. Tumor-derived but not dendritic cell-derived MV induced the in vitro expansion of CD4+CD25+FOXP3+ T regulatory cells and enhanced their suppressor activity. The data suggest that tumor-derived MV induce immune suppression by promoting T regulatory cell expansion and the demise of antitumor CD8+ effector T cells, thus contributing to tumor escape.

In patients with oral squamous cell carcinoma, a high proportion of T cells in the tumor undergo apoptosis, which correlates with Fas ligand (FasL) expression on tumor cells. The present study was done to identify mechanisms responsible for apoptosis of T cells seen in the peripheral circulation of these patients.Sera of 27 patients, normal donor sera, and supernatants of cultured normal or tumor cells were fractionated by size exclusion chromatography and ultracentrifugation to isolate microvesicles. The presence of microvesicle-associated FasL was studied by Western blots, blocking with anti-Fas reagents, and immunoelectron microscopy. Biological activities of microvesicles were tested including the ability to induce apoptosis of Jurkat and T-cell blasts. Semiquantitative analysis of FasL in microvesicles was correlated with caspase-3 activity, DNA fragmentation, cytochrome c release, loss of mitochondrial membrane potential, and TCR-zeta chain expression in lymphocytes.FasL-positive (FasL+) microvesicles were detected in sera of 21 of 27 patients. Microvesicles contained 42 kDa FasL. These microvesicles induced caspase-3 cleavage, cytochrome c release, loss of mitochondrial membrane potential, and reduced TCR-zeta chain expression in target lymphocytes. Biological activity of the FasL+ microvesicles was partially blocked by ZB4 anti-Fas monoclonal antibody. Microvesicle-associated FasL levels correlated with the patients' tumor burden and nodal involvement.Sera of patients with active oral squamous cell carcinoma contain FasL+ microvesicles, which induce the receptor and mitochondrial apoptotic pathways in Jurkat and activated T cells.

Abstract Purpose: Immunosuppression, including that mediated by CD4+CD25highFoxp3+ regulatory T cells (Treg), is a characteristic feature of head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC). Tregs with a distinct phenotype in tumor-infiltrating lymphocytes (TIL) contribute to local immune suppression. Experimental Design: The frequency and phenotype of Treg in TIL and/or peripheral blood mononuclear cells (PBMC) in 15 HNSCC patients and PBMC in 15 normal controls were compared. Single-cell sorted CD4+CD25high T cells were tested for regulatory function by coculture with carboxyfluorescein diacetate succinimidyl ester–labeled and activated autologous CD4+CD25− responder T cells. Transwell inserts separating Treg from responders and neutralizing interleukin-10 (IL-10) or transforming growth factor-β1 (TGF-β1) antibodies were used to evaluate the mechanisms used by Treg to suppress responder cell proliferation. Results: In TIL, CD25+ cells were enriched in the CD3+CD4+ subset (13 ± 3%) relative to circulating CD3+CD4+ T cells (3 ± 0.7%) in HNSCC patients (P ≤ 0.01) or normal controls (2 ± 1.5%; P ≤ 0.001). Among the CD3+CD4+ subset, CD25high Treg represented 3 ± 0.5% in TIL, 1 ± 0.3% in PBMC, and 0.4 ± 0.2% in normal controls. Tregs in TIL were GITR+, IL-10+, and TGF-β1+, although circulating Treg up-regulated CD62L and CCR7 but not GITR, IL-10, or TGF-β1. Treg in TIL mediated stronger suppression (P ≤ 0.001) than Treg in PBMC of HNSCC patients. The addition of neutralizing IL-10 and TGF-β antibodies almost completely abrogated suppression (5 ± 2.51%). Transwell inserts partly prevented suppression (60 ± 5% versus 95 ± 5%). Conclusions: Suppression in the tumor microenvironment is mediated by a unique subset of Treg, which produce IL-10 and TGF-β1 and do not require cell-to-cell contact between Treg and responder cells for inhibition.

Background Tumor-derived microvesicles (TMV) or exosomes are present in body fluids of patients with cancer and might be involved in tumor progression. The frequency and suppressor functions of peripheral blood CD4+CD25highFOXP3+ Treg are higher in patients with cancer than normal controls. The hypothesis is tested that TMV contribute to induction/expansion/and activation of human Treg. Methodology/Principal Findings TMV isolated from supernatants of tumor cells but not normal cells induced the generation and enhanced expansion of human Treg. TMV also mediated conversion of CD4+CD25neg T cells into CD4+CD25highFOXP3+ Treg. Upon co-incubation with TMV, Treg showed an increased FasL, IL-10, TGF-β1, CTLA-4, granzyme B and perforin expression (p<0.05) and mediated stronger suppression of responder cell (RC) proliferation (p<0.01). Purified Treg were resistant to TMV-mediated apoptosis relative to other T cells. TMV also increased phospho-SMAD2/3 and phospho-STAT3 expression in Treg. Neutralizing Abs specific for TGF-β1 and/or IL-10 significantly inhibited TMV ability to expand Treg. Conclusions/Significance This study suggests that TMV have immunoregulatory properties. They induce Treg, promote Treg expansion, up-regulate Treg suppressor function and enhance Treg resistance to apoptosis. Interactions of TMV with Treg represent a newly-defined mechanism that might be involved in regulating peripheral tolerance by tumors and in supporting immune evasion of human cancers.

Effects of exosomes present in human plasma on immune cells have not been examined in detail. Immunological studies with plasma-derived exosomes require their isolation by procedures involving ultracentrifugation. These procedures were largely developed using supernatants of cultured cells. To test biologic activities of plasma-derived exosomes, methods are necessary that ensure adequate recovery of exosome fractions free of contaminating larger vesicles, cell fragments and protein/nucleic acid aggregates. Here, an optimized method for exosome isolation from human plasma/serum specimens of normal controls (NC) or cancer patients and its advantages and pitfalls are described. To remove undesirable plasma-contaminating components, ultrafiltration of differentially-centrifuged plasma/serum followed by size-exclusion chromatography prior to ultracentrifugation facilitated the removal of contaminants. Plasma or serum was equally acceptable as a source of exosomes based on the recovered protein levels (in μg protein/mL plasma) and TEM image quality. Centrifugation on sucrose density gradients led to large exosome losses. Fresh plasma was the best source of morphologically-intact exosomes, while the use of frozen/thawed plasma decreased exosome purity but not their biologic activity. Treatments of frozen plasma with DNAse, RNAse or hyaluronidase did not improve exosome purity and are not recommended. Cancer patients' plasma consistently yielded more isolated exosomes than did NCs' plasma. Cancer patients' exosomes also mediated higher immune suppression as evidenced by decreased CD69 expression on responder CD4 + T effector cells. Thus, the described procedure yields biologically-active, morphologically-intact exosomes that have reasonably good purity without large protein losses and can be used for immunological, biomarker and other studies.

Background Natural killer cell cytotoxicity is decreased in patients with acute myeloid leukemia in comparison to that in normal controls. Tumor-derived microvesicles present in patients’ sera exert detrimental effects on immune cells and may influence tumor progression.Design and Methods We investigated the microvesicle protein level, molecular profile and suppression of natural killer cell activity in patients with newly diagnosed acute myeloid leukemia.Results The patients’ sera contained higher levels of microvesicles compared to the levels in controls (P

The overexpression of glucose transporters, especially of Glut-1, is a common characteristic of human malignancies, including head and neck carcinoma. Recently, the assessment of glucose metabolism in the tumor with [(18)F]-2-fluoro-2 deoxy-D-glucose (FDG) and positron emission tomography (FDG-PET) has been used to identify particularly aggressive tumors. The authors tested the hypothesis that both glucose transport and its metabolism play a key role in the progression of oral squamous cell carcinoma (OSCC).Retrospective analysis of Glut-1 expression was performed by immunohistology in 118 patients with OSCC, and a Glut-1 labeling index (LI) was established for each. A separate group of 44 patients with primary OSCC was evaluated prospectively by FDG-PET prior to surgery. To link the expression of Glut-1 with glucose metabolism, both FDG-PET and immunohistology were determined in a subgroup of 31 patients, and the results were correlated with overall survival.The patients who had OSCC with a low LI for Glut-1 survived significantly longer compared with patients who had OSCC with a high LI (138 months vs. 60 months; P = 0.0034). It was found that Glut-1 expression was an independent marker of prognosis in patients with OSCC. In patients who were evaluated by FDG-PET, the standardized uptake value (SUV) below the median split value of 5.6 was predictive of a longer survival (P < 0.027), whereas an SUV > 5.6 was associated with an increased hazard of death. In combination, a high Glut-1 level and a high SUV predicted shorter survival (P < 0.005) for patients with OSCC. Patients who achieved a complete response to preoperative radiation tended to have tumors with low glucose metabolism, as defined by both the Glut-1 LI and the SUV.Both glucose transport and glucose metabolism determine the glycolytic tumor phenotype, which is a significant negative biomarker of prognosis and overall survival in patients with OSCC.

Abstract Mononuclear cells (MNC) present in the dermis of the forearm and in the blood of patients with progressive systemic sclerosis (PSS) were quantified and analyzed for subsets using monoclonal antibodies. The findings were correlated with cutaneous and systemic features of the disease. Total T lymphocytes and their subsets, B cells, and macrophages were enumerated in the skin samples of 21 patients with PSS. The dermal MNC infiltrates consisted mostly of activated T lymphocytes with a mean T helper/T suppressor (T4/T8) ratio of 2.4 ± 1.3 SD. Few B1‐positive or T6‐positive cells (macrophages) were observed. There was no correlation between the skin or blood T4/T8 ratios and the degree of skin thickening. On histologic examination, 58 of 115 (50%) untreated patients with PSS had prominent dermal MNC infiltration. Significant correlations between the degree of MNC infiltration and both the degree ( P < 0.05) and progression ( P < 0.05) of skin thickening were observed. No correlations with other systemic disease features of PSS were noted. These results suggest that cutaneous T lymphocytes may play a role in mediating dermal sclerosis in PSS.