Purpose Glioblastoma multiforme (GBM) is the most common primary brain tumor in adults, and radiation is one of the main treatment modalities. However, cure rates remain low despite best available therapies. Immunotherapy is a promising modality that could work synergistically with radiation, which has been shown to increase antigen presentation and promote a proinflammatory tumor microenvironment. Programmed-death-1 (PD-1) is a surface receptor expressed on activated and exhausted T cells, which mediate T cell inhibition upon binding with its ligand PD-L1, expressed on many tumor types including human GBMs. We tested the combination of anti-PD-1 immunotherapy with stereotactic radiosurgery in a mouse orthotopic GBM model. Methods and Materials We performed intracranial implantation of mouse glioma cell line GL261 transfected with luciferase into C57BL/6 mice. Mice were stratified into 4 treatment groups: (1) control; (2) radiation only; (3) anti-PD-1 antibody only; and (4) radiation plus anti-PD-1 antibody. Overall survival was quantified. The mice were killed on day 21 after implantation to assess immunologic parameters in the brain/tumor, cervical lymph nodes, and spleen. Results Improved survival was demonstrated with combination anti-PD-1 therapy plus radiation compared with either modality alone: median survival was 25 days in the control arm, 27 days in the anti-PD-1 antibody arm, 28 days in the radiation arm, and 53 days in the radiation plus anti-PD-1 therapy arm (P<.05 by log-rank Mantle-Cox). Long-term survival was seen only in the combined treatment arm, with a fraction (15%-40%) of animals alive at day 180+ after treatment. Immunologic data on day 21 after implantation showed increased tumor infiltration by cytotoxic T cells (CD8+/interferon-γ+/tumor necrosis factor-α+) and decreased regulatory T cells (CD4+/FOXP3) in the combined treatment group compared with the single modality arms. Conclusions The combination of PD-1 blockade and localized radiation therapy results in long-term survival in mice with orthotopic brain tumors. These studies provide strong preclinical evidence to support combination trials in patients with GBM. Glioblastoma multiforme (GBM) is the most common primary brain tumor in adults, and radiation is one of the main treatment modalities. However, cure rates remain low despite best available therapies. Immunotherapy is a promising modality that could work synergistically with radiation, which has been shown to increase antigen presentation and promote a proinflammatory tumor microenvironment. Programmed-death-1 (PD-1) is a surface receptor expressed on activated and exhausted T cells, which mediate T cell inhibition upon binding with its ligand PD-L1, expressed on many tumor types including human GBMs. We tested the combination of anti-PD-1 immunotherapy with stereotactic radiosurgery in a mouse orthotopic GBM model. We performed intracranial implantation of mouse glioma cell line GL261 transfected with luciferase into C57BL/6 mice. Mice were stratified into 4 treatment groups: (1) control; (2) radiation only; (3) anti-PD-1 antibody only; and (4) radiation plus anti-PD-1 antibody. Overall survival was quantified. The mice were killed on day 21 after implantation to assess immunologic parameters in the brain/tumor, cervical lymph nodes, and spleen. Improved survival was demonstrated with combination anti-PD-1 therapy plus radiation compared with either modality alone: median survival was 25 days in the control arm, 27 days in the anti-PD-1 antibody arm, 28 days in the radiation arm, and 53 days in the radiation plus anti-PD-1 therapy arm (P<.05 by log-rank Mantle-Cox). Long-term survival was seen only in the combined treatment arm, with a fraction (15%-40%) of animals alive at day 180+ after treatment. Immunologic data on day 21 after implantation showed increased tumor infiltration by cytotoxic T cells (CD8+/interferon-γ+/tumor necrosis factor-α+) and decreased regulatory T cells (CD4+/FOXP3) in the combined treatment group compared with the single modality arms. The combination of PD-1 blockade and localized radiation therapy results in long-term survival in mice with orthotopic brain tumors. These studies provide strong preclinical evidence to support combination trials in patients with GBM.

Abstract Purpose: Checkpoint molecules like programmed death-1 (PD-1) and T-cell immunoglobulin mucin-3 (TIM-3) are negative immune regulators that may be upregulated in the setting of glioblastoma multiforme. Combined PD-1 blockade and stereotactic radiosurgery (SRS) have been shown to improve antitumor immunity and produce long-term survivors in a murine glioma model. However, tumor-infiltrating lymphocytes (TIL) can express multiple checkpoints, and expression of ≥2 checkpoints corresponds to a more exhausted T-cell phenotype. We investigate TIM-3 expression in a glioma model and the antitumor efficacy of TIM-3 blockade alone and in combination with anti-PD-1 and SRS. Experimental Design: C57BL/6 mice were implanted with murine glioma cell line GL261-luc2 and randomized into 8 treatment arms: (i) control, (ii) SRS, (iii) anti-PD-1 antibody, (iv) anti-TIM-3 antibody, (v) anti-PD-1 + SRS, (vi) anti-TIM-3 + SRS, (vii) anti-PD-1 + anti-TIM-3, and (viii) anti-PD-1 + anti-TIM-3 + SRS. Survival and immune activation were assessed. Results: Dual therapy with anti-TIM-3 antibody + SRS or anti-TIM-3 + anti-PD-1 improved survival compared with anti-TIM-3 antibody alone. Triple therapy resulted in 100% overall survival (P &lt; 0.05), a significant improvement compared with other arms. Long-term survivors demonstrated increased immune cell infiltration and activity and immune memory. Finally, positive staining for TIM-3 was detected in 7 of 8 human GBM samples. Conclusions: This is the first preclinical investigation on the effects of dual PD-1 and TIM-3 blockade with radiation. We also demonstrate the presence of TIM-3 in human glioblastoma multiforme and provide preclinical evidence for a novel treatment combination that can potentially result in long-term glioma survival and constitutes a novel immunotherapeutic strategy for the treatment of glioblastoma multiforme. Clin Cancer Res; 23(1); 124–36. ©2016 AACR.

The use of inhibitory checkpoint blockade in the management of glioblastoma has been studied in both preclinical and clinical settings. TIGIT is a novel checkpoint inhibitor recently discovered to play a role in cancer immunity. In this study, we sought to determine the effect of anti-PD-1 and anti-TIGIT combination therapy on survival in a murine glioblastoma (GBM) model, and to elucidate the underlying immune mechanisms. Using mice with intracranial GL261-luc+ tumors, we found that TIGIT expression was upregulated on CD8+ and regulatory T cells (Tregs) in the brain compared to draining cervical lymph nodes (CLN) and spleen. We then demonstrated that treatment using anti-PD-1 and anti-TIGIT dual therapy significantly improved survival compared to control and monotherapy groups. The therapeutic effect was correlated with both increased effector T cell function and downregulation of suppressive Tregs and tumor-infiltrating dendritic cells (TIDCs). Clinically, TIGIT expression on tumor-infiltrating lymphocytes was shown to be elevated in patient GBM samples, suggesting that the TIGIT pathway may be a valuable therapeutic target. Expression of the TIGIT ligand, PVR, further portended a poor survival outcome in patients with low-grade glioma. We conclude that anti-TIGIT is an effective treatment strategy against murine GBM when used in combination with anti-PD-1, improving overall survival via modifications of both the T cell and myeloid compartments. Given evidence of PVR expression on human GBM cells, TIGIT presents as a promising immune therapeutic target in the management of these patients.

The immunosuppressive effects of chemotherapy present a challenge for designing effective cancer immunotherapy strategies. We hypothesized that although systemic chemotherapy (SC) exhibits negative immunologic effects, local chemotherapy (LC) can potentiate an antitumor immune response. We show that LC combined with anti-programmed cell death protein 1 (PD-1) facilitates an antitumor immune response and improves survival (P < 0.001) in glioblastoma. LC-treated mice had increased infiltration of tumor-associated dendritic cells and clonal expansion of antigen-specific T effector cells. In comparison, SC resulted in systemic and intratumoral lymphodepletion, with decreased immune memory in long-term survivors. Furthermore, adoptive transfer of CD8+ cells from LC-treated mice partially rescued SC-treated mice after tumor rechallenge. Last, the timing of chemo- and immunotherapy had differential effects on anti-PD-1 efficacy. This study suggests that both mode of delivery and timing have distinct effects on the efficacy of anti-PD-1. The results of this work could help guide the selection and scheduling of combination treatment for patients with glioblastoma and other tumor types.

Glioblastoma (GBM) is the most common malignant brain tumor in adults and is associated with a poor prognosis. Cytotoxic T lymphocyte antigen -4 (CTLA-4) blocking antibodies have demonstrated an ability to generate robust antitumor immune responses against a variety of solid tumors. 4-1BB (CD137) is expressed by activated T lymphocytes and served as a co-stimulatory signal, which promotes cytotoxic function. Here, we evaluate a combination immunotherapy regimen involving 4-1BB activation, CTLA-4 blockade, and focal radiation therapy in an immune-competent intracranial GBM model.GL261-luciferace cells were stereotactically implanted in the striatum of C57BL/6 mice. Mice were treated with a triple therapy regimen consisted of 4-1BB agonist antibodies, CTLA-4 blocking antibodies, and focal radiation therapy using a small animal radiation research platform and mice were followed for survival. Numbers of brain-infiltrating lymphocytes were analyzed by FACS analysis. CD4 or CD8 depleting antibodies were administered to determine the relative contribution of T helper and cytotoxic T cells in this regimen. To evaluate the ability of this immunotherapy to generate an antigen-specific memory response, long-term survivors were re-challenged with GL261 glioma en B16 melanoma flank tumors.Mice treated with triple therapy had increased survival compared to mice treated with focal radiation therapy and immunotherapy with 4-1BB activation and CTLA-4 blockade. Animals treated with triple therapy exhibited at least 50% long-term tumor free survival. Treatment with triple therapy resulted in a higher density of CD4+ and CD8+ tumor infiltrating lymphocytes. Mechanistically, depletion of CD4+ T cells abrogated the antitumor efficacy of triple therapy, while depletion of CD8+ T cells had no effect on the treatment response.Combination therapy with 4-1BB activation and CTLA-4 blockade in the setting of focal radiation therapy improves survival in an orthotopic mouse model of glioma by a CD4+ T cell dependent mechanism and generates antigen-specific memory.

Urinary tract infection (UTI) is the most common bacterial infection in infants. Current practice guidelines suggest a treatment duration of 7 to 14 days. Suboptimal therapy may increase the risk for recurrent UTIs leading to renal scarring and possibly chronic kidney disease. The primary objective is to evaluate the duration of therapy for UTIs and its association with the incidence of recurrent UTIs in a neonatal intensive care unit (NICU). The secondary objectives are to identify the risk factors and the most common organisms for recurrent UTIs.

Open microsurgical and endovascular techniques are the 2 primary strategies for treating intracranial aneurysms. Microsurgical clipping and adjuvant technical maneuvers are well-established techniques with a track record for high occlusion rates and durable repairs. Endovascular, endosaccular, and extrasaccular therapies are associated with lower peri-procedural morbidity but with generally higher rates of retreatment. We discuss key clinical and anatomic considerations in treatment decision-making and compare the risks and benefits of microsurgical vs endovascular treatment within each context.

Abstract Glioblastoma (GBM) is a highly aggressive brain tumor with poor prognosis and high recurrence rates. The complex immune microenvironment of GBM is highly infiltrated by tumor-associated microglia and macrophages (TAM). TAMs are known to be heterogeneous in their functional and metabolic states and can transmit either protumoral or antitumoral signals to glioma cells. Here, we performed bulk RNA sequencing and single-cell RNA sequencing on samples from patients with GBM, which revealed increased ATP synthase expression and oxidative phosphorylation activity in TAMs located in the tumor core relative to the tumor periphery. Both in vitro and in vivo models displayed similar trends of augmented TAM mitochondrial activity, along with elevated mitochondrial fission, glucose uptake, mitochondrial membrane potential, and extracellular ATP (eATP) production by TAMs in the presence of GBM cells. Tumor-secreted factors, including GM-CSF, induced the increase in TAM eATP production. Elevated eATP in the GBM microenvironment promoted glioma growth and invasion by activating the P2X purinoceptor 7 (P2X7R) on glioma cells. Inhibition of the eATP–P2X7R axis attenuated tumor cell viability in vitro and reduced tumor size and prolonged survival in glioma-bearing mouse models. Overall, this study revealed elevated TAM-derived eATP in GBM and provided the basis for targeting the eATP–P2X7R signaling axis as a therapeutic strategy in GBM. Significance: Glioblastoma-mediated metabolic reprogramming in tumor-associated microglia increases ATP secretion that supports cancer cell proliferation and invasion by activating P2X7R, which can be inhibited to attenuate tumor growth.

Highlights•METRNL is more highly expressed in CD8+ TIL than patient-matched PBMCs•METRNL exposure causes CD8+ T cell hypofunction due to bioenergetic insufficiency•METRNL decouples the electron transport chain in T cell mitochondria via E2F-PPARδ•METRNL ablation or knockdown delays tumor growth in tumor modelsSummaryTumor-infiltrating lymphocyte (TIL) hypofunction contributes to the progression of advanced cancers and is a frequent target of immunotherapy. Emerging evidence indicates that metabolic insufficiency drives T cell hypofunction during tonic stimulation, but the signals that initiate metabolic reprogramming in this context are largely unknown. Here, we found that Meteorin-like (METRNL), a metabolically active cytokine secreted by immune cells in the tumor microenvironment (TME), induced bioenergetic failure of CD8+ T cells. METRNL was secreted by CD8+ T cells during repeated stimulation and acted via both autocrine and paracrine signaling. Mechanistically, METRNL increased E2F-peroxisome proliferator-activated receptor delta (PPARδ) activity, causing mitochondrial depolarization and decreased oxidative phosphorylation, which triggered a compensatory bioenergetic shift to glycolysis. Metrnl ablation or downregulation improved the metabolic fitness of CD8+ T cells and enhanced tumor control in several tumor models, demonstrating the translational potential of targeting the METRNL-E2F-PPARδ pathway to support bioenergetic fitness of CD8+ TILs.Graphical abstract