Background & Aims Tremelimumab is a monoclonal antibody that blocks cytotoxic T-lymphocyte-associated antigen 4 (CTLA-4), an inhibitory co-receptor that interferes with T cell activation and proliferation. The purpose of this pilot clinical trial was to test the antitumor and antiviral effect of tremelimumab in patients with hepatocellular carcinoma (HCC) and chronic hepatitis C virus (HCV) infection; and to study the safety of its administration to cirrhotic patients. Methods Tremelimumab at a dose of 15 mg/kg IV every 90 days was administered until tumor progression or severe toxicity. Twenty patients were assessable for toxicity and viral response and 17 were assessable for tumor response. Most patients were in the advanced stage and 43% had an altered liver function (Child-Pugh class B). Results A good safety profile was recorded and no patient needed steroids because of severe immune-mediated adverse events. Some patients had a transient albeit intense elevation of transaminases after the first dose, but not following subsequent cycles. Partial response rate was 17.6% and disease control rate was 76.4%. Time to progression was 6.48 months (95% CI 3.95–9.14). A significant drop in viral load was observed while new emerging variants of the hypervariable region 1 of HCV replaced the predominant variants present before therapy, particularly in those patients with a more prominent drop in viral load. This antiviral effect was associated with an enhanced specific anti-HCV immune response. Conclusions Tremelimumab safety profile and antitumor and antiviral activity, in patients with advanced HCC developed on HCV-induced liver cirrhosis, support further investigation. Tremelimumab is a monoclonal antibody that blocks cytotoxic T-lymphocyte-associated antigen 4 (CTLA-4), an inhibitory co-receptor that interferes with T cell activation and proliferation. The purpose of this pilot clinical trial was to test the antitumor and antiviral effect of tremelimumab in patients with hepatocellular carcinoma (HCC) and chronic hepatitis C virus (HCV) infection; and to study the safety of its administration to cirrhotic patients. Tremelimumab at a dose of 15 mg/kg IV every 90 days was administered until tumor progression or severe toxicity. Twenty patients were assessable for toxicity and viral response and 17 were assessable for tumor response. Most patients were in the advanced stage and 43% had an altered liver function (Child-Pugh class B). A good safety profile was recorded and no patient needed steroids because of severe immune-mediated adverse events. Some patients had a transient albeit intense elevation of transaminases after the first dose, but not following subsequent cycles. Partial response rate was 17.6% and disease control rate was 76.4%. Time to progression was 6.48 months (95% CI 3.95–9.14). A significant drop in viral load was observed while new emerging variants of the hypervariable region 1 of HCV replaced the predominant variants present before therapy, particularly in those patients with a more prominent drop in viral load. This antiviral effect was associated with an enhanced specific anti-HCV immune response. Tremelimumab safety profile and antitumor and antiviral activity, in patients with advanced HCC developed on HCV-induced liver cirrhosis, support further investigation.

Neutrophils are expanded and abundant in cancer-bearing hosts. Under the influence of CXCR1 and CXCR2 chemokine receptor agonists and other chemotactic factors produced by tumors, neutrophils, and granulocytic myeloid-derived suppressor cells (MDSCs) from cancer patients extrude their neutrophil extracellular traps (NETs). In our hands, CXCR1 and CXCR2 agonists proved to be the major mediators of cancer-promoted NETosis. NETs wrap and coat tumor cells and shield them from cytotoxicity, as mediated by CD8+ T cells and natural killer (NK) cells, by obstructing contact between immune cells and the surrounding target cells. Tumor cells protected from cytotoxicity by NETs underlie successful cancer metastases in mice and the immunotherapeutic synergy of protein arginine deiminase 4 (PAD4) inhibitors, which curtail NETosis with immune checkpoint inhibitors. Intravital microscopy provides evidence of neutrophil NETs interfering cytolytic cytotoxic T lymphocytes (CTLs) and NK cell contacts with tumor cells.

Surrogate biomarkers of efficacy are needed for anti-PD1/PD-L1 therapy, given the existence of delayed responses and pseudo-progressions. We evaluated changes in serum IL-8 levels as a biomarker of response to anti-PD-1 blockade in melanoma and non-small-cell lung cancer (NSCLC) patients.Metastatic melanoma and NSCLC patients treated with nivolumab or pembrolizumab alone or nivolumab plus ipilimumab were studied. Serum was collected at baseline; at 2-4 weeks after the first dose; and at the time-points of response evaluation. Serum IL-8 levels were determined by sandwich ELISA. Changes in serum IL-8 levels were compared with the Wilcoxon test and their strength of association with response was assessed with the Mann-Whitney test. Accuracy of changes in IL-8 levels to predict response was estimated using receiver operation characteristics curves.Twenty-nine melanoma patients treated with nivolumab or pembrolizumab were studied. In responding patients, serum IL-8 levels significantly decreased between baseline and best response (P <0.001), and significantly increased upon progression (P = 0.004). In non-responders, IL-8 levels significantly increased between baseline and progression (P = 0.013). Early changes in serum IL-8 levels (2-4 weeks after treatment initiation) were strongly associated with response (P <0.001). These observations were validated in 19 NSCLC patients treated with nivolumab or pembrolizumab (P = 0.001), and in 15 melanoma patients treated with nivolumab plus ipilimumab (P <0.001). Early decreases in serum IL-8 levels were associated with longer overall survival in melanoma (P = 0.001) and NSCLC (P = 0.015) patients. Serum IL-8 levels also correctly reflected true response in three cancer patients presenting pseudoprogression.Changes in serum IL-8 levels could be used to monitor and predict clinical benefit from immune checkpoint blockade in melanoma and NSCLC patients.

Serum interleukin-8 (IL-8) levels and tumor neutrophil infiltration are associated with worse prognosis in advanced cancers. Here, using a large-scale retrospective analysis, we show that elevated baseline serum IL-8 levels are associated with poor outcome in patients (n = 1,344) with advanced cancers treated with nivolumab and/or ipilimumab, everolimus or docetaxel in phase 3 clinical trials, revealing the importance of assessing serum IL-8 levels in identifying unfavorable tumor immunobiology and as an independent biomarker in patients receiving immune-checkpoint inhibitors. In a retrospective analysis of data from four phase 3 clinical trials, elevated baseline serum IL-8 levels were associated with worse clinical outcomes in patients with multiple tumor types treated with anti-PD-1 monotherapy or anti-PD-1 and anti-CTLA-4 combinatorial therapy.

Abstract Purpose: Myeloid-derived suppressor cells (MDSC) are considered an important T-cell immunosuppressive component in cancer-bearing hosts. The factors that attract these cells to the tumor microenvironment are poorly understood. IL8 (CXCL8) is a potent chemotactic factor for neutrophils and monocytes. Experimental Design: MDSC were characterized and sorted by multicolor flow cytometry on ficoll-gradient isolated blood leucokytes from healthy volunteers (n = 10) and advanced cancer patients (n = 28). In chemotaxis assays, sorted granulocytic and monocytic MDSC were tested in response to recombinant IL8, IL8 derived from cancer cell lines, and patient sera. Neutrophil extracellular traps (NETs) formation was assessed by confocal microscopy, fluorimetry, and time-lapse fluorescence confocal microscopy on short-term MDSC cultures. Results: IL8 chemoattracts both granulocytic (GrMDSC) and monocytic (MoMDSC) human MDSC. Monocytic but not granulocytic MDSC exerted a suppressor activity on the proliferation of autologous T cells isolated from the circulation of cancer patients. IL8 did not modify the T-cell suppressor activity of human MDSC. However, IL8 induced the formation of NETs in the GrMDSC subset. Conclusions: IL8 derived from tumors contributes to the chemotactic recruitment of MDSC and to their functional control. Clin Cancer Res; 22(15); 3924–36. ©2016 AACR.

Abstract Purpose: To determine the tumor tissue/cell distribution, functional associations, and clinical significance of PD-1, LAG-3, and TIM-3 protein expression in human non–small cell lung cancer (NSCLC). Experimental Design: Using multiplexed quantitative immunofluorescence, we performed localized measurements of CD3, PD-1, LAG-3, and TIM-3 protein in &gt;800 clinically annotated NSCLCs from three independent cohorts represented in tissue microarrays. Associations between the marker's expression and major genomic alterations were studied in The Cancer Genome Atlas NSCLC dataset. Using mass cytometry (CyTOF) analysis of leukocytes collected from 20 resected NSCLCs, we determined the levels, coexpression, and functional profile of PD-1, LAG-3, and TIM-3 expressing immune cells. Finally, we measured the markers in baseline samples from 90 patients with advanced NSCLC treated with PD-1 axis blockers and known response to treatment. Results: PD-1, LAG-3, and TIM-3 were detected in tumor-infiltrating lymphocytes (TIL) from 55%, 41.5%, and 25.3% of NSCLC cases, respectively. These markers showed a prominent association with each other and limited association with major clinicopathologic variables and survival in patients not receiving immunotherapy. Expression of the markers was lower in EGFR-mutated adenocarcinomas and displayed limited association with tumor mutational burden. In single-cell CyTOF analysis, PD-1 and LAG-3 were predominantly localized on T-cell subsets/NKT cells, whereas TIM-3 expression was higher in NK cells and macrophages. Coexpression of PD-1, LAG-3, and TIM-3 was associated with prominent T-cell activation (CD69/CD137), effector function (Granzyme-B), and proliferation (Ki-67), but also with elevated levels of proapoptotic markers (FAS/BIM). LAG-3 and TIM-3 were present in TIL subsets lacking PD-1 expression and showed a distinct functional profile. In baseline samples from 90 patients with advanced NSCLC treated with PD-1 axis blockers, elevated LAG-3 was significantly associated with shorter progression-free survival. Conclusions: PD-1, LAG-3, and TIM-3 have distinct tissue/cell distribution, functional implications, and genomic correlates in human NSCLC. Expression of these immune inhibitory receptors in TILs is associated with prominent activation, but also with a proapoptotic T-cell phenotype. Elevated LAG-3 expression is associated with insensitivity to PD-1 axis blockade, suggesting independence of these immune evasion pathways.