PURPOSE To determine the toxicity and the therapeutic efficacy of the combination of the recombinant tumor necrosis factor alpha (rTNF alpha), recombinant interferon gamma (rIFN-gamma), and melphalan, we designed a protocol using isolation limb perfusion (ILP) with hyperthermia for in-transit metastases of melanoma and recurrent sarcoma. The triple combination was chosen because of the reported synergistic antitumor effect of rTNF alpha with IFN-gamma and of rTNF alpha with alkylating agents. PATIENTS AND METHODS Twenty-three patients received a total of 25 ILPs with the triple combination. There were 19 females and four males with either multiple progressive in-transit melanoma metastases of the extremities (stage IIIa or IIIab; 19 patients) or recurrent soft tissue sarcoma (five). The rTNF alpha was injected as a bolus in the arterial line, and total dose ranged between 2 and 4 mg, under hyperthermic conditions (40 degrees C to 40.5 degrees C) for 90 minutes. The rIFN-gamma was given subcutaneously (SC) on days -2 and -1 and in the perfusate, with rTNF alpha at the dose of 0.2 mg. Melphalan (Alkeran; Burroughs Wellcome Co, London, England) was administered in the perfusate at 40 micrograms/mL. RESULTS Toxicity observed during three ILPs in a pilot study with rTNF alpha included only two severe toxicities: one severe hypotension with tachycardia and transient oliguria and one moderate hypotension for 4 hours followed by severe kidney failure with complete recovery on day 29. In all 18 ILPs performed in the triple combination protocol, the patients received continuous infusion dopamine at 3 micrograms/kg/min from the start of ILP and for 72 hours and showed only mild hypotension and transient chills and temperature. Regional toxicity attributable to rTNF alpha was minimal. There have been 11 cases with hematologic toxicity consisting of neutropenia (one grade 4 and one grade 3) and neutropenia with thrombocytopenia (one grade 4 and three grade 2). Twelve patients had been previously treated with melphalan in ILP (11) or with cisplatin (one). The 23 patients are assessable: there have been 21 complete responses (CRs; range, 4 to 29 months; 89%), two partial responses (PRs; range, 2 to 3 months), and no failures. Overall disease-free survival and survival have been 70% and 76%, respectively, at 12 months. In all cases, softening of the nodules was obvious within 3 days after ILP and time to definite response ranged between day 5 and 30. CONCLUSION This preliminary analysis of a phase II study suggests that high-dose rTNF alpha can be administered with acceptable toxicity by ILP with dopamine and hyperhydration. Tumor responses can be evidenced in melanoma and sarcoma. Furthermore, combination of rTNF alpha, rIFN-gamma, and melphalan seems to achieve high efficacy with minimal toxicity, even after failure of prior therapy with melphalan alone.

The induction of potent CD8+ T cell responses by vaccines to fight microbes or tumors remains a major challenge, as many candidates for human vaccines have proved to be poorly immunogenic. Deoxycytidyl-deoxyguanosin oligodeoxynucleotides (CpG ODNs) trigger Toll-like receptor 9, resulting in dendritic cell maturation that can enhance immunogenicity of peptide-based vaccines in mice. We tested whether a synthetic ODN, CpG 7909, could improve human tumor antigen–specific CD8+ T cell responses. Eight HLA-A2+ melanoma patients received 4 monthly vaccinations of low-dose CpG 7909 mixed with melanoma antigen A (Melan-A; identical to MART-1) analog peptide and incomplete Freund's adjuvant. All patients exhibited rapid and strong antigen-specific T cell responses: the frequency of Melan-A–specific T cells reached over 3% of circulating CD8+ T cells. This was one order of magnitude higher than the frequency seen in 8 control patients treated similarly but without CpG and 1–3 orders of magnitude higher than that seen in previous studies with synthetic vaccines. The enhanced T cell populations consisted primarily of effector memory cells, which in part secreted IFN-γ and expressed granzyme B and perforin ex vivo. In vitro, T cell clones recognized and killed melanoma cells in an antigen-specific manner. Thus, CpG 7909 is an efficient vaccine adjuvant that promotes strong antigen-specific CD8+ T cell responses in humans.

Using fluorescent HLA-A*0201 tetramers containing the immunodominant Melan-A/MART-1 (Melan-A) tumor-associated antigen (Ag), we previously observed that metastatic lymph nodes of melanoma patients contain high numbers of Ag-experienced Melan-A-specific cytolytic T lymphocytes (CTLs). In this paper, we enumerated and characterized ex vivo Melan-A-specific cells in peripheral blood samples from both melanoma patients and healthy individuals. High frequencies (>/=1 in 2,500 CD8(+) T cells) of Melan-A-specific cells were found in 10 out of 13 patients, and, surprisingly, in 6 out of 10 healthy individuals. Virtually all Melan-A-specific cells from 6 out of 6 healthy individuals and from 7 out of 10 patients displayed a naive CD45RA(hi)/RO(-) phenotype, whereas variable proportions of Ag-experienced CD45RA(lo)/RO(+) Melan-A-specific cells were observed in the remaining 3 patients. In contrast, ex vivo influenza matrix-specific CTLs from all individuals exhibited a CD45RA(lo)/RO(+) memory phenotype as expected. Ag specificity of tetramer-sorted A2/Melan-A(+) cells from healthy individuals was confirmed after mitogen-driven expansion. Likewise, functional limiting dilution analysis and interferon gamma ELISPOT assays independently confirmed that most of the Melan-A-specific cells were not Ag experienced. Thus, it appears that high frequencies of naive Melan-A-specific CD8(+) T cells can be found in a large proportion of HLA-A*0201(+) individuals. Furthermore, as demonstrated for one patient followed over time, dramatic phenotype changes of circulating Melan-A-specific cells can occur in vivo.

The objective of the study was to achieve limb salvage in patients with locally advanced soft tissue sarcomas that can only be treated by amputation or functionally mutilating surgery by performing an isolated limb perfusion (ILP) with tumor necrosis factor (TNF) + melphalan (M) as induction biochemotherapy to obtain local control and make limb-sparing surgery possible.To increase the number of limb-sparing resections in the treatment of locally advanced extremity soft tissue sarcoma, preoperative radiation therapy or chemotherapy or a combination of the two often are applied. The ILP with cytostatic agents alone is another option but rarely is used because of rather poor results. The efficacy of the application of TNF in ILP markedly has changed this situation.In 8 cancer centers, 186 patients were treated over a period of almost 4.5 years. There were 107 (57%) primary and 79 (43%) recurrent sarcomas, mostly high grade (110 grade III; 51 grade II; and 25 very large, recurrent, or multiple grade I sarcomas). The composition of this series of patients is unusual: 42 patients (23%) had multifocal primary or multiple recurrent tumors; median tumor size was very large (16 cm); 25 patients (13%) had known systemic metastases at the time of the ILP. Patients underwent a 90-minute ILP at 39 to 40 C with TNF + melphalan. The first 55 patients also received interferon-tau. A delayed marginal resection of the tumor remnant was done 2 to 4 months after ILP.A major tumor response was seen in 82% of the patients rendering these large sarcomas resectable in most cases. Clinical response rates were: 33 complete response (CR) (18%), 106 partial response (PR) (57%), 42 no change (NC) (22%), and 5 progressive disease (PD) (3%). Final outcome was defined by clinical and pathologic response: 54 CR (29%), 99 PR (53%), 29 NC (16%), and 4 PD (2%). At a median follow-up of almost 2 years (22 months; range, 6-58 months), limb salvage was achieved in 82%. Regional toxicity was limited and systemic toxicity minimal to moderate, easily managed, with no toxic deaths.In the setting of isolated limb perfusion, TNF is an active anticancer drug in patients. The ILP with TNF + melphalan can be performed safely in many centers and is an effective induction treatment with a high response rate that can achieve limb salvage in patients with locally advanced extremity soft tissue sarcoma.

Abstract Purpose: Scarce information is available on the brain penetration of temozolomide (TMZ), although this novel methylating agent is mainly used for the treatment of malignant brain tumors. The purpose was to assess TMZ pharmacokinetics in plasma and cerebrospinal fluid (CSF) along with its inter-individual variability, to characterize covariates and to explore relationships between systemic or cerebral drug exposure and clinical outcomes. Experimental Design: TMZ levels were measured by high-performance liquid chromatography in plasma and CSF samples from 35 patients with newly diagnosed or recurrent malignant gliomas. The population pharmacokinetic analysis was performed with nonlinear mixed-effect modeling software. Drug exposure, defined by the area under the concentration-time curve (AUC) in plasma and CSF, was estimated for each patient and correlated with toxicity, survival, and progression-free survival. Results: A three-compartment model with first-order absorption and transfer rates between plasma and CSF described the data appropriately. Oral clearance was 10 liter/h; volume of distribution (VD), 30.3 liters; absorption constant rate, 5.8 h−1; elimination half-time, 2.1 h; transfer rate from plasma to CSF (Kplasma→CSF), 7.2 × 10−4h−1 and the backwards rate, 0.76 h−1. Body surface area significantly influenced both clearance and VD, and clearance was sex dependent. The AUCCSF corresponded to 20% of the AUCplasma. A trend toward an increased Kplasma→CSF of 15% was observed in case of concomitant radiochemotherapy. No significant correlations between AUC in plasma or CSF and toxicity, survival, or progression-free survival were apparent after deduction of dose-effect. Conclusions: This is the first human pharmacokinetic study on TMZ to quantify CSF penetration. The AUCCSF/AUCplasma ratio was 20%. Systemic or cerebral exposures are not better predictors than the cumulative dose alone for both efficacy and safety.

Abstract Although tumor-specific CD8 T-cell responses often develop in cancer patients, they rarely result in tumor eradication. We aimed at studying directly the functional efficacy of tumor-specific CD8 T cells at the site of immune attack. Tumor lesions in lymphoid and nonlymphoid tissues (metastatic lymph nodes and soft tissue/visceral metastases, respectively) were collected from stage III/IV melanoma patients and investigated for the presence and function of CD8 T cells specific for the tumor differentiation antigen Melan-A/MART-1. Comparative analysis was conducted with peripheral blood T cells. We provide evidence that in vivo-priming selects, within the available naive Melan-A/MART-1-specific CD8 T-cell repertoire, cells with high T-cell receptor avidity that can efficiently kill melanoma cells in vitro. In vivo, primed Melan-A/MART-1-specific CD8 T cells accumulate at high frequency in both lymphoid and nonlymphoid tumor lesions. Unexpectedly, however, whereas primed Melan-A/MART-1-specific CD8 T cells that circulate in the blood display robust inflammatory and cytotoxic functions, those that reside in tumor lesions (particularly in metastatic lymph nodes) are functionally tolerant. We show that both the lymph node and the tumor environments blunt T-cell effector functions and offer a rationale for the failure of tumor-specific responses to effectively counter tumor progression.