Tuberous sclerosis is a largely benign tumor syndrome derived from the acquisition of somatic lesions in genes encoding the tumor suppressor products, TSC1 or TSC2. Loss of function of the TSC1-TSC2 complex, which acts as a Rheb GAP, yields constitutive, unrestrained signaling from the cell growth machinery comprised of Rheb, mTOR, and S6K. We demonstrate herein that constitutive activation of the Rheb/mTOR/S6K cassette, whether by genetic deletion of TSC1 or TSC2 or by ectopic expression of Rheb, is sufficient to induce insulin resistance. This is the result of downregulation of the insulin receptor substrates, IRS1 and IRS2, which become limiting for signal transmission from the insulin receptor to PI3K. Downstream of PI3K, the survival kinase, Akt, is completely refractory to activation by IRS-dependent growth factor pathways such as insulin or IGF-I in TSC1- or TSC2-deficient cells but not to activation by IRS-independent pathways such as those utilized by PDGF. The antiapoptotic program induced by IGF-I but not PDGF is severely compromised in TSC2 null cells. Our results suggest that inappropriate activation of the Rheb/mTOR/S6K pathway imposes a negative feedback program to attenuate IRS-dependent processes such as cell survival.

EGF receptor (EGFR) overexpression correlates with metastasis in a variety of carcinomas, but the underlying mechanisms are poorly understood. We demonstrated that EGF disrupted cell-cell adhesion and caused epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) in human tumor cells overexpressing EGFR, and also induced caveolin-dependent endocytosis of E-cadherin, a cell-cell adhesion protein. Chronic EGF treatment resulted in transcriptional downregulation of caveolin-1 and induction of the transcriptional repressor Snail, correlating with downregulation of E-cadherin expression. Caveolin-1 downregulation enhanced β-catenin-TCF/LEF-1 transcriptional activity in a GSK-3β-independent manner. Antisense RNA-mediated reduction of caveolin-1 expression in EGFR-overexpressing tumor cells recapitulated these EGF-induced effects and enhanced invasion into collagen gels. We propose that EGF-induced negative regulation of caveolin-1 plays a central role in the complex cellular changes leading to metastasis.

Iron oxide nanoparticles are effective contrast agents for enhancement of magnetic resonance imaging at tissue, cellular or even molecular levels. In this study, manganese doped superparamagnetic iron oxide (Mn-SPIO) nanoparticles were used to form ultrasensitive MRI contrast agents for liver imaging. Hydrophobic Mn-SPIO nanoparticles are synthesized in organic phase and then transferred into water with the help of block copolymer mPEG-b-PCL. These Mn-SPIO nanoparticles are self-assembled into small clusters (mean diameter approximately 80nm) inside micelles as revealed by transmission electron microscopy. Mn-SPIO nanoparticles inside micelles decrease PCL crystallization temperatures, as verified from differential scanning calorimetry and Fourier transform infrared spectroscopy. The Mn-SPIO based nanocomposites are superparamagnetic at room temperature. At the magnetic field of 1.5T, Mn-SPIO nanoparticle clustering micelles have a T(2) relaxivity of 270 (Mn+Fe)mM(-1)s(-1), which is much higher than single Mn-SPIO nanoparticle containing lipid-PEG micelles. This clustered nanocomposite has brought significant liver contrast with signal intensity changes of -80% at 5min after intravenous administration. The time window for enhanced-MRI can last about 36h with obvious contrast on liver images. This sensitive MRI contrast agent may find applications in identification of small liver lesions, evaluation of the degree of liver cirrhosis, and differential diagnosis of other liver diseases.

Abstract Head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) ranks 6th in cancer incidence worldwide and has a five-year survival rate of only 63%. Immunotherapies – principally immune checkpoint inhibitors (ICI), such as anti-PD-1 and anti-CTLA-4 antibodies that restore endogenous antitumor T-cell immunity – offer the greatest promise for HNSCC treatment. Anti-PD-1 has been recently approved for first line treatment of recurrent and metastatic HNSCC; however less than 20% of patients show clinical benefit and durable responses. In addition, the clinical application of ICI has been limited by immune-related adverse events (irAEs) consequent to compromised peripheral immune tolerance. Although irAEs are often reversible, they can become severe, prompting premature therapy termination or becoming life-threatening. To address the irAEs inherent to systemic ICI therapy, we developed a novel, local delivery strategy based upon an array of soluble microneedles (MN). Using our recently reported syngeneic, tobacco-signature murine HNSCC model, we found that both systemic and local-MN anti-CTLA-4 therapy lead to >90% tumor response, which is dependent on CD8 T cells and conventional dendritic cell type 1 (cDC1). However, local-MN delivery limited the distribution of anti-CTLA-4 antibody from areas distal to draining lymphatic basins. Employing Foxp3- GFP DTR transgenic mice to interrogate irAEs in vivo , we found that local-MN delivery of anti-CTLA-4 protects animals from irAEs observed with systemic therapy. Taken together, our findings support the exploration of MN-intratumoral ICI delivery as a viable strategy for HNSCC treatment with reduced irAEs, and the opportunity to target cDC1s as part of multimodal treatment options to boost ICI therapy.

TPS6117 Background: Single agent pembrolizumab in relapsed / metastatic head and neck squamous cell carcinoma (R/M HNSCC) has an estimated ORR of 19% and median OS of 13.6 months. There are several factors which may influence which patients respond to antibodies targeting the PD-1 axis. Regulatory T cells (Tregs) play a significant role in an immunosuppressive tumor microenvironment. Anti-PD-1 antibodies induce Treg activation in part through AKT pathway activation, which may contribute to low response rates to checkpoint inhibitor therapy. AKT blockade selectively inhibits the proliferation of human Tregs. Additionally, inhibition of the PI3K-AKT-mTOR pathway limits myeloid-derived suppressor cells (MDSC) infiltration and differentiation, and boosts CD8+ T cell memory and effector function. Ipatasertib is an oral highly selective small-molecule inhibitor of all three isoforms of AKT. This phase 2 trial is designed to compare progression-free survival (PFS) in first line R/M, HNSCC patients treated with the combination ipatasertib and pembrolizumab versus pembrolizumab monotherapy treatment. Methods: In this open-label randomized phase 2 multicenter trial, patients with R/M HNSCC are treated with pembrolizumab 200mg on day 1 +/- ipatasertib 400mg QD days 1-14 of 21-day cycles. Patients must have PD-L1 CPS score ³ 1, have measurable disease per RECIST 1.1, and consent to on-treatment biopsy. Patients will be excluded if they have received prior systemic therapy for R/M HNSCC, cannot swallow a pill, or require insulin for diabetes. The primary objective is to compare the PFS between the two arms. We will estimate the relative hazard ratio associated with ipatasertib plus pembrolizumab compared to pembrolizumab alone using the Cox Model where randomized treatment assignment is the only variable in the model. Secondary objectives include ORR, safety and tolerability of the combination, and changes in tumor immune cell infiltration, AKT signaling, and changes in peripheral blood immune cells. Ultimately, a total of 48 patients will be enrolled, with 24 patients in each cohort. To date, a total of 22 patients have been enrolled from 15 sites. Accrual is ongoing (NCT05172258). Clinical trial information: NCT05172258 .

Abstract Immune checkpoint inhibition (ICI) with anti-CTLA-4 and anti-PD-1 has revolutionized oncology; however, response rates remain limited in most cancer types, highlighting the need for more effective immune oncology (IO) treatment strategies. Paradoxically, head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC), which bears a mutational burden and immune infiltrate commensurate with cancers that respond robustly to ICI, has demonstrated no response to anti- CTLA-4 in any setting or to anti-PD-1 for locally-advanced disease. Scrutiny of the landmark clinical trials defining current IO treatments in HNSCC reveals that recruited patients necessarily received regional ablative therapies per standard of care, prompting us to hypothesize that standard therapies, which by design ablate locoregional lymphatics, may compromise host immunity and the tumor response to ICI. To address this, we employed tobacco-signature HNSCC murine models in which we mapped tumor-draining lymphatics and developed models for regional lymphablation with surgery or radiation. Remarkably, we found that lymphablation eliminates the tumor ICI response, significantly worsening overall survival and repolarizing the tumor- and peripheral-immune compartments. Mechanistically, within tumor-draining lymphatics, we observed an upregulation of cDC1 cells and IFN-I signaling, showed that both are necessary for the ICI response and lost with lymphablation. Ultimately, we defined rational IO sequences that mobilize peripheral immunity, achieve optimal tumor responses, confer durable immunity and control regional lymphatic metastasis. In sum, we provide a mechanistic understanding of how standard regional, lymphablative therapies impact the response to ICI, which affords insights that can be applied to define rational, lymphatic-preserving IO treatment sequences for cancer. One Sentence Summary Despite the promise of immune checkpoint inhibition, therapeutic responses remain limited, raising the possibility that standard of care treatments delivered in concert may compromise the tumor response; here, we provide a mechanistic understanding of how standard oncologic therapies targeting regional lymphatics impact the tumor response to immune-oncology therapy in order to define rational treatment sequences that mobilize systemic antitumor immunity, achieve optimal tumor responses, confer durable antitumor immunity, and control regional metastatic disease. Graphical Abstract

Abstract Outcomes for patients with recurrent/metastatic (R/M) head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) are poor, with median overall survival ranging from 6 to 18 months. For those who progress on standard of care (chemo)immunotherapy, treatment options are limited, necessitating the development of rational therapeutic strategies. Toward this end, we targeted the key HNSCC drivers PI3K-mTOR and HRAS via the combination of tipifarnib, a farnesyltransferase inhibitor, and alpelisib, a PI3Kα inhibitor, in multiple molecularly defined subsets of HNSCC. We find that tipifarnib synergizes with alpelisib at the level of mTOR in PI3Kα-or HRAS-dependent HNSCCs, leading to marked cytotoxicity in vitro and tumor regression in vivo . Based on these findings, we have launched the KURRENT-HN trial to evaluate the effectiveness of this combination in PIK3CA-mutant/amplified and/or HRAS-overexpressing R/M HNSCC. Preliminary evidence supports the clinical activity of this molecular biomarker-driven combination therapy. Significance Backed by strong mechanistic rationale, the combination of alpelisib and tipifarnib has the potential to benefit >45% of R/M HNSCC patients. By blocking feedback reactivation of mTORC1, tipifarnib may prevent adaptive resistance to additional targeted therapies, thereby enhancing their clinical utility.

Glioblastoma (GBM) is an aggressive brain tumor with limited treatment options and a poor prognosis. Tumor Treating Fields (TTF) therapy, which uses alternating electric fields to disrupt cancer cell division, has emerged as a promising non-invasive treatment. However, the development and optimization of TTF systems remain challenging, with limited studies detailing the design and practical application of such systems. In this study, we developed a novel TTF prototype, focusing on the design and fabrication of key components such as the electrical signal regulation, transmission and corresponding therapeutic effects. We evaluated the system's efficacy through a series of in vitro and in vivo experiments. In vitro, we demonstrated significant inhibition of GBM cell proliferation under varying electric field intensities, with stronger fields showing greater efficacy. In vivo studies using a rat glioblastoma model revealed reduced tumor growth, increased apoptosis, and enhanced immune infiltration in the TTF-treated group compared to controls. This comprehensive study provides a valuable reference for TTF system development, offering insights into both the technical design and biological application of TTF therapy, and highlighting its potential for improving GBM treatment outcomes.