Abstract Malignant cells drive the generation of a desmoplastic and immunosuppressive tumor microenvironment. Cancer-associated stromal cells (CASC) are a heterogeneous population that provides both negative and positive signals for tumor cell growth and metastasis. Fibroblast activation protein (FAP) is a marker of a major subset of CASCs in virtually all carcinomas. Clinically, FAP expression serves as an independent negative prognostic factor for multiple types of human malignancies. Prior studies established that depletion of FAP+ cells inhibits tumor growth by augmenting antitumor immunity. However, the potential for immune-independent effects on tumor growth have not been defined. Herein, we demonstrate that FAP+ CASCs are required for maintenance of the provisional tumor stroma because depletion of these cells, by adoptive transfer of FAP-targeted chimeric antigen receptor (CAR) T cells, reduced extracellular matrix proteins and glycosaminoglycans. Adoptive transfer of FAP-CAR T cells also decreased tumor vascular density and restrained growth of desmoplastic human lung cancer xenografts and syngeneic murine pancreatic cancers in an immune-independent fashion. Adoptive transfer of FAP-CAR T cells also restrained autochthonous pancreatic cancer growth. These data distinguish the function of FAP+ CASCs from other CASC subsets and provide support for further development of FAP+ stromal cell-targeted therapies for the treatment of solid tumors. Cancer Res; 75(14); 2800–10. ©2015 AACR.

Disabling the function of immune checkpoint molecules can unlock T-cell immunity against cancer, yet despite remarkable clinical success with monoclonal antibodies (mAb) that block PD-1 or CTLA-4, resistance remains common and essentially unexplained. To date, pancreatic carcinoma is fully refractory to these antibodies. Here, using a genetically engineered mouse model of pancreatic ductal adenocarcinoma in which spontaneous immunity is minimal, we found that PD-L1 is prominent in the tumor microenvironment, a phenotype confirmed in patients; however, tumor PD-L1 was found to be independent of IFNγ in this model. Tumor T cells expressed PD-1 as prominently as T cells from chronically infected mice, but treatment with αPD-1 mAbs, with or without αCTLA-4 mAbs, failed in well-established tumors, recapitulating clinical results. Agonist αCD40 mAbs with chemotherapy induced T-cell immunity and reversed the complete resistance of pancreatic tumors to αPD-1 and αCTLA-4. The combination of αCD40/chemotherapy plus αPD-1 and/or αCTLA-4 induced regression of subcutaneous tumors, improved overall survival, and conferred curative protection from multiple tumor rechallenges, consistent with immune memory not otherwise achievable. Combinatorial treatment nearly doubled survival of mice with spontaneous pancreatic cancers, although no cures were observed. Our findings suggest that in pancreatic carcinoma, a nonimmunogenic tumor, baseline refractoriness to checkpoint inhibitors can be rescued by the priming of a T-cell response with αCD40/chemotherapy.