Abstract Purpose: Adoptive T-cell immunotherapy with tumor infiltrating lymphocytes or genetically-modified T cells has yielded dramatic results in some cancers. However, T cells need to traffic properly into tumors to adequately exert therapeutic effects. Experimental Design: The chemokine CCL2 was highly secreted by malignant pleural mesotheliomas (MPM; a planned tumor target), but the corresponding chemokine receptor (CCR2) was minimally expressed on activated human T cells transduced with a chimeric antibody receptor (CAR) directed to the MPM tumor antigen mesothelin (mesoCAR T cells). The chemokine receptor CCR2b was thus transduced into mesoCAR T cells using a lentiviral vector, and the modified T cells were used to treat established mesothelin-expressing tumors. Results: CCR2b transduction led to CCL2-induced calcium flux and increased transmigration, as well as augmentation of in vitro T-cell killing ability. A single intravenous injection of 20 million mesoCAR + CCR2b T cells into immunodeficient mice bearing large, established tumors (without any adjunct therapy) resulted in a 12.5-fold increase in T-cell tumor infiltration by day 5 compared with mesoCAR T cells. This was associated with significantly increased antitumor activity. Conclusions: CAR T cells bearing a functional chemokine receptor can overcome the inadequate tumor localization that limits conventional CAR targeting strategies and can significantly improve antitumor efficacy in vivo. Clin Cancer Res; 17(14); 4719–30. ©2011 AACR.

The inhibitory ligand PDL1 transforms immune cells from attackers into regulators.

T cell activation induces functional changes in cell shape and cytoskeletal architecture. To facilitate the collection of dynamic, high-resolution images of activated T cells, we plated T cells on coverslips coated with antibodies to the T cell receptor (TCR). Using these images, we were able to quantitate the morphological responses of individual cells over time. Here, we show that TCR engagement triggers the formation and expansion of contacts bounded by continuously remodeled actin-rich rings. These processes are associated with the extension of lamellipodia and require actin polymerization, tyrosine kinase activation, cytoplasmic calcium increases, and LAT, an important hematopoietic adaptor. In addition, the maintenance of the resulting contact requires sustained calcium influxes, an intact microtubule cytoskeleton, and functional LAT.

Abstract Purpose: Immunotherapy using vaccines or adoptively transferred tumor-infiltrating lymphocytes (TIL) is limited by T-cell functional inactivation within the solid tumor microenvironment. The purpose of this study was to determine whether a similar tumor-induced inhibition occurred with genetically modified cytotoxic T cells expressing chimeric antigen receptors (CAR) targeting tumor-associated antigens. Experimental Design: Human T cells expressing CAR targeting mesothelin or fibroblast activation protein and containing CD3ζ and 4–1BB cytoplasmic domains were intravenously injected into immunodeficient mice bearing large, established human mesothelin-expressing flank tumors. CAR TILs were isolated from tumors at various time points and evaluated for effector functions and status of inhibitory pathways. Results: CAR T cells were able to traffic into tumors with varying efficiency and proliferate. They were able to slow tumor growth, but did not cause regressions or cures. The CAR TILs underwent rapid loss of functional activity that limited their therapeutic efficacy. This hypofunction was reversible when the T cells were isolated away from the tumor. The cause of the hypofunction seemed to be multifactorial and was associated with upregulation of intrinsic T-cell inhibitory enzymes (diacylglycerol kinase and SHP-1) and the expression of surface inhibitory receptors (PD1, LAG3, TIM3, and 2B4). Conclusions: Advanced-generation human CAR T cells are reversibly inactivated within the solid tumor microenvironment of some tumors by multiple mechanisms. The model described here will be an important tool for testing T cell–based strategies or systemic approaches to overcome this tumor-induced inhibition. Our results suggest that PD1 pathway antagonism may augment human CAR T-cell function. Clin Cancer Res; 20(16); 4262–73. ©2014 AACR.

The role of myeloid cells in supporting cancer growth is well established. Most work has focused on myeloid-derived suppressor cells (MDSC) that accumulate in tumor-bearing animals, but tumor-associated neutrophils (TAN) are also known to be capable of augmenting tumor growth. However, little is known about their evolution, phenotype, and relationship to naïve neutrophils (NN) and to the granulocytic fraction of MDSC (G-MDSC). In the current study, a transcriptomics approach was used in mice to compare these cell types. Our data show that the three populations of neutrophils are significantly different in their mRNA profiles with NN and G-MDSC being more closely related to each other than to TAN. Structural genes and genes related to cell-cytotoxicity (i.e. respiratory burst) were significantly down-regulated in TAN. In contrast, many immune-related genes and pathways, including genes related to the antigen presenting complex (e.g. all six MHC-II complex genes), and cytokines (e.g. TNF-α, IL-1-α/β), were up-regulated in G-MDSC, and further up-regulated in TAN. Thirteen of the 25 chemokines tested were markedly up-regulated in TAN compared to NN, including striking up-regulation of chemoattractants for T/B-cells, neutrophils and macrophages. This study characterizes different populations of neutrophils related to cancer, pointing out the major differences between TAN and the other neutrophil populations.

It is becoming increasingly clear that tumor-associated neutrophils (TANs) play an important role in cancer biology, through direct impact on tumor growth and by recruitment of other cells types into the tumor. The function of neutrophils in cancer has been the subject of seemingly contradicting reports, pointing toward a dual role played by TANs in tumor progression. The existence of multiple neutrophil subsets, as well as phenotypic modulation of the neutrophils by various factors in the tumor microenvironment, has been shown. TGFβ plays a significant role in the determination of neutrophils' phenotype, by shifting the balance from an antitumor (N1) toward a more permissive (N2) phenotype. The full range of mechanisms responsible for the pro- vs. antitumor effects of TANs has not yet been elucidated. Therefore, the ability to identify the different neutrophil subpopulations in the tumor is critical in order to understand TANs evolution and contribution throughout tumor progression. Using a transcriptomic approach, we identified alternations in gene expression profile following TGFβ inhibition. We show that N1 and N2 TANs represent distinct subpopulations with different transcriptional signatures and both differ from naive bone marrow neutrophils. The analysis highlights a clear difference in pathways involved in neutrophil function such as cytoskeletal organization and antigen presentation, as well as alterations in chemokine profile, eventually affecting their effect on tumor cells and tumor growth. These data highlights several potential new pathways and mechanisms by which neutrophils can influence both the tumor cells and the adaptive immune system.