Targeting the RAS/RAF/PI3K pathway for CD40 induction in melanoma cells to overcome
resistance to anti-PD1 immunotherapies
Chi Yan1,2*, Weifeng Luo1,2, Jinming Yang1,2, Sheau-Chiann Chen3, Bergdorf Kensey1,2, Douglas B. Johnson4, Gregory D. Ayers3, Ann Richmond1,2
1Tennessee Valley Healthcare System, Department of Veterans Affairs, Nashville, TN; 2Vanderbilt University School of Medicine, Department of Pharmacology, Nashville, TN;
3Division of Cancer Biostatistics, Department of Biostatistics, Vanderbilt University Center for Quantitative Sciences, Nashville, TN;
4Division of Hematology and Oncology, Department of Medicine, Vanderbilt University Medical Center, Nashville, TN. * Correspondence: chi.yan@vanderbilt.edu (C.Y.)
Abstract |
The first-line treatment for metastatic melanoma is immune checkpoint blockade (ICB), but it fails in many patients and may have serious adverse events. We showed that rigosertib (RGS), a RAS-pathway
RAS/RAF/PI3K inhibition triggers CD40 induction in melanoma cells
CD40 transcription | Tumor Microenvironment |
CD40 overexpression in melanoma cells shifted αPD1-non-responding melanomas into responders
CRISPR/Cas9 CD40 lentiviral activation system | Melanoma-cell-specific | ||
(Santa Cruz Biotechnology) | CD40-overexpression(CD40-OE) | Isotype ctrl | Isotype ctrl |
MFI=66.2 | MFI=94.6 | ||
inhibitor, promotes CD40 upregulation on melanoma cells and synergizes with ICB in preclinical melanoma models. However, residual disease still occurred with uncontrolled ERK activation. Our present study explores the efficacy of RGS plus trametinib (T), a MEK1/2 inhibitor, to overcome ICB resistance. The concurrent RGS+T+αPD1 resulted in an additive effect to suppress ICB-resistant NRASmut 1014 tumor growth, and 44.4% (4/9) of the tumors completely regressed after 2 weeks of treatment. The RGS+T regimen promoted CD8+ T cell responses in the tumor microenvironment (TME) and extended the time to αPD1 resistance (p<0.0001). Combining RGS+T with agonist CD40 (aCD40) resulted in increased CD8+ T cells,
Human BRAFmut Hs294T | |||
activity | 800000 | melanoma cells | |
700000 | * | ||
*p<0.05 refers to | * | ||
600000 | * | ||
promoter | RGR+T vs either | ||
500000 | RGS or T | ||
CD40 | 400000 | ||
300000 | |||
200000 |
Drug concentration (nM)
NFκB promoter activity
Human BRAFmut Hs294T
5.00E+06 | melanoma cells | ||||
* | |||||
4.50E+06 | *p<0.05 refers to * | ||||
4.00E+06 | |||||
RGS+T vs T, | |||||
3.50E+06 | but not RGS | ||||
3.00E+06 | |
2.50E+06 | |
2.00E+06 | |
1.50E+06 | T |
1.00E+06 | RGS |
5.00E+05 | RGS+T |
0.00E+00 | |
Drug concentration (nM)
1014 | Parental | |||||||||||||||||||
clones | Control | MFI=93.9 | Parental | Parental | ||||||||||||||||
CD40-OE clones | MFI=437 | |||||||||||||||||||
clones | Viral ctrl | |||||||||||||||||||
1 | 2 | 3 | 5 | 7 | 11 | 4 | 8 9 | 10 2 3 | Viral ctrl | |||||||||||
MFI=94.3 | MFI=378 | |||||||||||||||||||
37KD | CD40-OE #3 | CD40-OE #3 | ||||||||||||||||||
CD40 | ||||||||||||||||||||
MFI=1380 | MFI=420 | |||||||||||||||||||
50KD | CD40 | 46.8-fold | PD-L1 | |||||||||||||||||
37KD | β-actin | increase | ||||||||||||||||||
Synergistic Activation | Isotype ctrl | Isotype ctrl | ||||||||||||||||||
Mediator (SAM) | MFI=45.7 | MFI=302 | ||||||||||||||||||
B16F10 | Parental | |||||||||||||||||||
Transcription | ||||||||||||||||||||
clones | ||||||||||||||||||||
Activation System | CD40-OE clones | Control clones | MFI=87.5 | Parental | Parental | |||||||||||||||
12 | 9 | 8 | 1 | 14 | 1 | 22 | 23 | 4 | MFI=340 | |||||||||||
Melanoma | MFI=87.4 | Viral ctrl | Viral ctrl | |||||||||||||||||
37KD | CD40 | MFI=432 | ||||||||||||||||||
cells | ||||||||||||||||||||
CD40-OE #14 | ||||||||||||||||||||
CD40 | CD40-OE #14 | |||||||||||||||||||
(NRASwt | 50KD | MFI=5549 | MFI=403 | |||||||||||||||||
37KD | β-actin | 132.0-fold | ||||||||||||||||||
& NRASmut) | CD40 | PD-L1 | ||||||||||||||||||
increase | ||||||||||||||||||||
In vivo tumor growth and therapy responses RNA-Seq at baseline (Veh+IgG): CD40-OE vs CD40-Ctrl
Hallmark_Oxidative Phosphorylation
Hallmark_Myc Targets V1
Hallmark_Hypoxia
Hallmark_E2F Targets
Hallmark_Glycolysis
Hallmark_DNA Repair
natural killer cells, and M1 macrophages in the TME, with a reduction of myeloid-likeCD11b+PD-L1+ regulatory B cells in the tumors (~70%, p<0.0001) and tumor-draining lymph nodes (~40%, p<0.0001). CRISPR/dCas9-based overexpression of CD40 (CD40-OE) in 1014 melanoma cells reduced in vivo tumor growth and successfully turned the ICB-resistant tumors into responders to αPD1 (p=0.025), which further regressed with aCD40+αPD1 (p<0.001). Our preclinical data support the therapeutic use of RAS/RAF/PI3K inhibition plus CD40 agonism for metastatic melanoma patients who do not respond to ICB.
CD40 protein at cell surface level (B16F10 cells)
CD40 MFI | + | B16F10 cell viability | |||||||||||||
CD40 % | 10 | **** | |||||||||||||
RGS+T | |||||||||||||||
RGS + Trametinib | % | 8 | |||||||||||||
*** | |||||||||||||||
T | ** | Death | 6 | ||||||||||||
Trametinib | *** | ||||||||||||||
RGS | * | RGS | * | 4 | |||||||||||
2 | |||||||||||||||
Veh | H | O | |||||||||||||
2 | 0 | ||||||||||||||
- | + | ||||||||||||||
200 | 400 | 600 | 800 | 0 | 20 | 40 | 60 | ||||||||
D | 0 | D40 | |||||||||||||
4 | |||||||||||||||
(Yan et al.,CD40Mol Cancer-MFI of2021)live cells | CD40 | + | % of live cells | C | C | ||||||||||
RAS/RAF/PI3K inhibition overturns αPD1-resistance in NRASmut melanoma
1014 NRAS | mut | Tumor | Experimental Design | In combination with αPD1 | ||||||||||||
) | 4000 | Isotype IgG (n = 7) | ) | Veh | T | RGS | RGS + T | |||||||||
3 | ICB-resistant 1014 NRASmut melanoma model (n=10) | 3 | 3000 | 3000 | 3000 | 3000 | ||||||||||
) | ) | ) | ||||||||||||||
(mmevolum Tumor | αPD1 (n = 6) | Tumor volume(mm | 2500 | 2500 | 2500 | 2500 | ||||||||||
3 | 3 | 3 | ||||||||||||||
3000 | αPD1 + αCTLA4 | 2000 | Volume (mm | 2000 | Volume (mm | 2000 | Volume (mm | 2000 | ||||||||
Vehicle (Veh) | ||||||||||||||||
(n = 7) | *** | 1500 | 1500 | 1500 | 1500 | |||||||||||
2000 | αPD1 | αPD1 + | Trametinib (T) | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | |||||||||
500 | 500 | 500 | 500 | |||||||||||||
1000 | (200μg) | (200μg) | Rigosertib (RGS) | *** | adj.p= | 200 | 200 | 200 | 200 | |||||||
0.052 | 100 | 100 | 100 | 100 | ||||||||||||
0 | 0 | 0 | 0 | |||||||||||||
Hallmark_Fatty Acid Metabolism
Hallmark_mTORC1 Signaling
Hallmark_Myc Targets V2
Hallmark_Unfolded Protein Response
Hallmark_Complement
Hallmark_Apical Surface
Hallmark_Mitotic Spindle
Hallmark_IL2/STAT5 Signaling
Hallmark_Apical Junction
Hallmark_IL6/JAK/STAT3 Signaling
Hallmark_Inflammatory Response
Hallmark_Allograft Rejection
Hallmark_IFNα Response
Hallmark_IFNγ Response
-202
Treatment effect on the reduction of | TCRβ-Seq | ||||||||||||
tumor growth rate compared to Veh+IgG | Distribution of clonotype abundances | Diversity estimation using Chao1 | |||||||||||
slopeEstimatedchange growthtumorof curve | |||||||||||||
clonotypesofNumber | IgG αPD1 | Diversityof Clonotypes | |||||||||||
CD40-Ctrl | *** | CD40-Ctrl | CD40-OE | ||||||||||
CD40-OE | |||||||||||||
adj.p=0.07 | |||||||||||||
1 | 2 | 3 1 | 2 | 3 1 | 2 | 3 1 | 2 | 3 | |||||
Abundance | IgG | αPD1 |
Regulatory B cells, αPD1-resistance and PDO model
0 | RGS + T | 5 | 1 | 2 | 6 | 9 | 3 | 7 | 0 | 5 | 1 | 2 | 6 | 9 | 13 17 20 | 5 | 1 | 2 | 6 | 9 | 3 | 7 | 0 | 5 | 1 | 2 | 6 | 9 | 13 17 | 20 |
- - | 1 | 1 | 2 | - - | - - | 1 | 1 | 2 | - - |
TME immune profiling by FACS
scRNA-Seq of human melanoma
1 | 4 | 8 | 11 15 18 21 | Day -12 | -5-1 Week 1 | Week 5 | Day 20 | Days ofDaysTreatmentof TreatmentDays of Treatment |
Days of Treatment | RegressionComplete = 0/8 | 1/8 | 0/7 | 4/9 |
CD8 | + | Tc cells |
15 | ** | * |
Gated on CD19+ B cells in 1014 melanoma tumors
Human Melanoma scRNA-Seq Dataset
(Sade-Feldman M., et al, Cell 2018) | |
cells | pre-treatment samples, n=17 |
RGS synergizes with ICB in vivo
αPD1-resistance-free probability reaches 50% at
Day 6 13 13 27 (p<0.001)
In tumors
CD8 | + | + | Tc cells | CD69 | + | Tc cells | CD206 | + | + | M2Φ | |||||||||||||||||||||||
CD3 | )Φ M( | F4/80 | |||||||||||||||||||||||||||||||
60 | * | * | 150 | *** | 100 | * | |||||||||||||||||||||||||||
*** | ** | *** *** | ** | ||||||||||||||||||||||||||||||
CellsT of% | CellsTc of% | * | Macrophages | 80 | |||||||||||||||||||||||||||||
*** | |||||||||||||||||||||||||||||||||
40 | 100 | 60 | |||||||||||||||||||||||||||||||
20 | 50 | 40 | |||||||||||||||||||||||||||||||
20 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
0 | 0 | of | 0 | ||||||||||||||||||||||||||||||
In TDLNs | h | T | S | T | eh | T | S | T | % | h | T | S | T | ||||||||||||||||||||
e | RG | + | G | S+ | e | RG | + | ||||||||||||||||||||||||||
V | S | ||||||||||||||||||||||||||||||||
V | S | V | |||||||||||||||||||||||||||||||
+ | + | + | R | + | |||||||||||||||||||||||||||||
CD11c | DCs | + | + | ||||||||||||||||||||||||||||||
MHCII | CD4 CD3 Th cells | MHCII F4/80 | G | ||||||||||||||||||||||||||||||
G | G | M1Φ | |||||||||||||||||||||||||||||||
1.0 | R | R | R | ||||||||||||||||||||||||||||||
Cells | * | 60 | * | 30 | * | ||||||||||||||||||||||||||||
0.8 | *** | ** | CellsT | 55 | |||||||||||||||||||||||||||||
of MΦ | *** | ** | |||||||||||||||||||||||||||||||
+ | 50 | 20 | |||||||||||||||||||||||||||||||
CD45 | 0.6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
45 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
RGS + T + αPD1 is
well tolerated in mice
In combination with αPD1
Mouse Body Weight | ||
25 | Veh | RGS |
T | RGS + T | |
Gram | ||
20 |
15 |
ellsc | 10 | ** | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
+ | ** | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CD45 | ** | * | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
of% | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
gG gG | 0 | 40 | D1 | + | 1 | 1 | 1 | G | G | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
D | D | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
D | g | Ig | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
I | I | CD11b | I | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
B cells | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
+ | + | D4 | D | P | P | P | + | + | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
C | + | + | + | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
h | h | +aC | a | h | h | 0+P S | S | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
e | e | e | e | 40 4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
V | V | eh | V | V | * | RG RG | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
l | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
E | CD | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
r | l | l | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
eh+ | E | * | E | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
t | 10 | V | V | r | r | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
t | t | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
C | -O l | C | O | +a +aCD | -O | *** | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
- | r | - | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
E | C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
- | 0 | h | h | - | 0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
40 | 40 | Ct -O | 40 | 4 | * | e | 0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
e | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ells- | 80 | V | 4 | D4 | * | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CD | D | 0 | CD | *D | V D* | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
C | C | 4 | rl | E | C | C | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CD | C t | * | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
+ | C | -O | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CD4 | - | 40 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6 | 0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CD45of | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
D4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CD | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4 | C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
% | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0 |
PD-L1
MFI % 82.0 92.4 90.8 89.5 80.4 0
PD-L1
Correlation between | |||||
+ | B cells and CD8 | + | Tc cells | ||
CD11b | |||||
8 | r=-0.589 | ||||
cellsB | cells | 6 | p<0.0001 | ||
+ | + | ||||
D11b%C | CD45in | 4 | |||
2 |
B | 100 | ||||||||||||||||
cellsB | 80 | ||||||||||||||||
+ | |||||||||||||||||
L1PD | |||||||||||||||||
60 | |||||||||||||||||
+ | totalin | 40 | |||||||||||||||
CD11b | |||||||||||||||||
20 | |||||||||||||||||
0 | |||||||||||||||||
of | |||||||||||||||||
1 | 2 | 3 4 | 6 | 7 | 8 | 0 | 4 | 6 | 8 | 9 | 1 | 33 | 35 | ||||
% | P | P P P P | P | P | 2 | 2 2 | 2 | 3 | |||||||||
P12P15P2 P | P P | P P | P P | ||||||||||||||
Patient ID
Mean expression of CD8a in the tumor | r = -0.555 | αPD1 | |||
cells | non-responder | ||||
p = 0.000 | |||||
* | |||||
120 | |||||
B | cellsB talto | paired t-test | |||
+ | 100 | ||||
PDL1 | |||||
80 | |||||
+ | 60 | ||||
D11b | |||||
0.4 | f | ||||||||||||||||||||||||
o% | 40 | % | 10 | ||||||||||||||||||||||
of | 0.2 | ||||||||||||||||||||||||
35 | |||||||||||||||||||||||||
% | |||||||||||||||||||||||||
0.0 | 30 | 0 | |||||||||||||||||||||||
h | T | GS | S+T | h | T | S | T | ||||||||||||||||||
αPD1 + | αPD1 + | h | T | S | T | ||||||||||||||||||||
αPD1 + | Ve | e | G | + | |||||||||||||||||||||
V | S | e | G | + | |||||||||||||||||||||
V | |||||||||||||||||||||||||
R | R | ||||||||||||||||||||||||
G | G | R | RGS | ||||||||||||||||||||||
R | R | ||||||||||||||||||||||||
-5 | 2 | 6 | 9 | 13 17 20 | |||||||||||||||||||||
Days of Treatment | |||||||||||||||||||||||||
+ | D | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | + | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
G | D | P | PD1P | P | + | G | 0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4 | 4 | D | D | D | G | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
gG g | g | g | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
I | I | h+ h+ | I | I | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
h+ h | a | a | S | S | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
e | C | e | e | 40+40+ | 0 | 5 | 10 | 15 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
V | Ve | C | G | G | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
+ | + | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
r | eh+eh+ | V | V | CD C | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
E | rl | R | %CD8 | Tc cells in CD45 | cells | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
t | r | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
l | D | R | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
- | l | O | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
-O | V | V | t | -OE | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0 | C | h+ah+a | Ct | E | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0 | trl | - | 0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4 | 4 | C | -OE | C | e | e | - | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4 | D | 40 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
D | D | - | 0 | D40 D l | V | D | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
C | C | r | V | E | 40 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
C | 40 | 4 | C | C | C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
D | D | Ct | -O | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
C | C | - | 0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4 | 4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
D | D | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
C | C |
Patient-derived organoid 3D cultures
C in | 40 | |
20 | ||
CD11b+PDL1+ B cells% | of | |
in the tumor | % | Pre Post |
ICB, αPD1+αCTLA4
(Yan et al., Mol Cancer 2021)
1014 NRASmut | ||||||||
melanoma | **** | * | ||||||
4 | Veh | 0.08 | ||||||
pERK/ERK | 3 | **** | T | *** | ||||
pAKT/AKT | ||||||||
RGS | 0.06 | ** | ||||||
2 | * | * | RGS+T | * | ||||
0.04 | * | |||||||
Combine agonist CD40 (aCD40) and RAS/RAF/PI3K inhibition to overcome αPD1-resistance in NRASmut melanoma
Experimental Design | 22 | Mouse Body Weight | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Veh+aCD40 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Treatment starts | 20 | RGS+aCD40 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
T+aCD40 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Veh | Gram | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
RGS+T+aCD40 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
αPD1 | low dose | RGS | 18 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
aCD40 | + | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
T | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(200μg) | (30μg) | 16 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
RGS + T | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Transient toxicity of aCD40 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Day -12 | -5-1 | Week 1 | Week 4 | 14 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
11 | 14 | 18 | 22 | 25 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
8 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Days of treatment | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Toxicity (endpoint) | Tumors | TDLNs | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(Vilgelm et al., iScience 2020)
Patient 2624, primary tumor | Patient 3453A, LN | Patient 3529, primary tumor | Patient 3529, LN | Patient 3101, LN | |||||||||||||||
*** | Brafmut | Brafmut | WT | p = 0.1114 | WT | History of renal transplant and | WT | ||||||||||||
120000 | 120000 | 300000 | * | 200000 | 60000 | ||||||||||||||
) | ) | ) | ) | p = 0.1149 | ) | chronic immunosuppression | |||||||||||||
*** | * | * | 250000 | ** | |||||||||||||||
2 | 2 | 2 | 2 | 2 | |||||||||||||||
(um | 100000 | * | (um | 100000 | (um | 200000 | (um | p = 0.1001 | (um | 50000 | |||||||||
150000 | |||||||||||||||||||
** | ** | ||||||||||||||||||
aAre | 80000 | Area | 80000 | Area | 150000 | Area | aAre | 40000 | |||||||||||
60000 | ** | 60000 | * | 100000 | 100000 | 30000 | |||||||||||||
Organoid | *** | Organoid | Organoid | Organoid | Organoid | ||||||||||||||
20000 | 20000 | 20000 | 10000 | ||||||||||||||||
40000 | *** | 40000 | 60000 | 20000 | |||||||||||||||
40000 | 50000 | ||||||||||||||||||
0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
l | 0 | 1 | 0 | 1 | D1 | trlGS 40 | 0 | l S | 0 | 1 | 40 | 1 | D1 | l S | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | S 0 1 | 0 | 1 1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
tr GS 4 | PD | 4 | 4 | D1 | tr G | 4 | PD | 4 | D | 4 | D | D | trlG | D | 4 | PDPD | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
C | a | + | PDP | C | aCD | PD1D | P | PD1 | C | aCD | PDP | Ctr G D | a | D | + | C | a | D4 P | D | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
a | α C | + | + | α | aCD+ | + | aC | + | a | + | + | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
R | CDα | CDα α | R | α | α | R | α | α | R | α | C | α | α | R | C α | C | α | α | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
+ S | +a | 0 | GS+ | S 0 | P | P | P | + | 0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
G | G | + S 0 | D | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
R | D40+ | RGS | D4 | R | 4 | R | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
R | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
R | S G | R | S | CD4 | R | G | S | G | S | GS 4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
aC | C | RG | CD | RG | C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
a | a | a | a | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
S+ | + | + | S+ | S+ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
S | S | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
RG | G | G | G | G | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
R | R | R | R |
1 | 0.02 | ||||
0 | 60min | 24h | 0.00 | ||
60min 24h | |||||
n | 4h | ||||
i | |||||
5 | m | 2 | |||
0 | |||||
1 | |||||
6 |
RGS-inducedanti-tumor immunity depends on T cells and CD40 in melanoma cells
YUMM3.3 BRAFmut melanoma | |||||
Individual Tumor Volume | Tumor growth in nude mice | CD40 knockdown in | |||
1500 | Vehicle (H2O) | )1000 | Athymic mice_Veh | ) | melanoma cells |
300 mg/kg RGS | 3 | 800 | |||
600 | AST | |||||||||||||||
U/L | 400 | |||||||||||||||
200 | ||||||||||||||||
0 | ||||||||||||||||
40 | 0 | 0 | 0 | |||||||||||||
4 | 4 | 4 | ||||||||||||||
D | D | D | D | |||||||||||||
Tumors+ + | C | + | C | |||||||||||||
C | C | |||||||||||||||
a | a | a | a | |||||||||||||
V | h | GS | T+ | T | ||||||||||||
+ | ||||||||||||||||
e | ||||||||||||||||
R | GS | |||||||||||||||
R | + | |||||||||||||||
CD45 | cells | |||||||||||||||
Cells | 5 | * | ||||||||||||||
4 | ||||||||||||||||
Live | 3 | |||||||||||||||
2 | ||||||||||||||||
of | ||||||||||||||||
1 | ||||||||||||||||
% | ||||||||||||||||
0 | ||||||||||||||||
aCD40+ | h | T | S | T | ||||||||||||
Ve | RG | GS+ | ||||||||||||||
R |
100 | ALT | 40 | BUN | ||||||||||||||||||||
U/L | 80 | mg/dL | 35 | ||||||||||||||||||||
60 | 30 | ||||||||||||||||||||||
40 | 25 | ||||||||||||||||||||||
20 | 20 | ||||||||||||||||||||||
0 | 15 | ||||||||||||||||||||||
40 | 0 | 0 | 0 | 40 | 0 | D40 | |||||||||||||||||
4 | 4 | 4 | 4 | ||||||||||||||||||||
D | D | CD | D | +aCD | D40 D | ||||||||||||||||||
C | C | + | C | C | aC | + | C | ||||||||||||||||
a | a | + | a | ||||||||||||||||||||
a | a | a | |||||||||||||||||||||
h+InS+combinationT Th withS+ T+aCD40T | |||||||||||||||||||||||
Ve | S+ | V | G | + | |||||||||||||||||||
RG | G | All | e | ||||||||||||||||||||
R | GS | ||||||||||||||||||||||
R | Th | R | |||||||||||||||||||||
Tc | |||||||||||||||||||||||
B | |||||||||||||||||||||||
NK | cells | ||||||||||||||||||||||
M2 | DC | ||||||||||||||||||||||
tSNE2 | M1 | Gran | |||||||||||||||||||||
Mono
tSNE1
Tc cells | CD69+ Tc cells | M1 Macrophages | Tc cells | CD69+ Tc cells | M1 Macrophages | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Cellsof%T | 60 | *** | CellsTcof% | 50 | * | Macrophagesof | 30 | * | ** | Cellsof%T | 45 | CellsTcof% | 4.0 | *** | Macrophagesof | 40 | * | ||||||||||||||||||||||||||||
* | 10 | *** | 2.0 | * | 10 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
40 | 30 | 20 | 40 | 3.0 | * | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
20 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
20 | 2.5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
20 | 10 | 35 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0 | 0 | % | 0 | 30 | 1.5 | % | 0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
R | S+T | R | S | RGS S+ | R | Ve | R | Veh | RG | S+T | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Veh | V | V | h | Ve | T | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
T | GS | h | T | S | +T | T | T | h | T | S | T | h | T | S | +T | S | |||||||||||||||||||||||||||||
e | G | e | G | G | GS+ | G | G | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
RG | RG | GS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
R | R | R | R | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Veh | T | RGS | RGS + T | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CD45+ cell | B cells | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
B | B | B | B | CD8+ Tc cell | llsCe | 25 | *** | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CD4+ Th cell | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
cells | cells | cells | cells | NK cell | 20 | ** | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
B cell | + | 15 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gran | CD45 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
10 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Myeloid cell (other) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Mono | of | 5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
M1 macrophage | % | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
M2 macrophage | h | T | T | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DC | aCD40+ | V | RGS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
+ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
e | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
n=25,000 CD45+ cells per treatment group | RGS |
Conclusions and future works
- Inhibition of RAS/RAF/PI3K pathway triggers CD40 upregulation in melanoma cells.
- Melanoma-cell-selectiveinduction of CD40 successfully shifted αPD1-non-respondingNRASmut melanomas into responders.
- Combining RAS/RAF/PI3K targeted inhibition and agonist CD40 offers considerable promise for ICB-resistantNRASmut and NRASWT melanoma treatment.
-
In collobration with OncoNova and Merck, we have initiated a Phase IIb clinical trial at Vanderbilt of rigosertib plus pembrolizumab for treatment of patients with unresectable/ metastatic melanoma that is ICB-refractory. Correlative lab studies are ongoing.
(ClinicalTrials.gov Identifier: NCT05764395, RECRUITING)
Tumor volume (mm | Athymic mice_RGS | 3 | shRNA_Ctrl Veh | ||||||||||||||||
800 | Tumor volume (mm | ||||||||||||||||||
WT mice_Veh | shRNA_Ctrl RGS | ||||||||||||||||||
3 | 1000 | WT mice_RGS | 600 | CD40 shRNA1 Veh | |||||||||||||||
600 | **** | CD40 shRNA1 RGS | |||||||||||||||||
CD40 shRNA2 Veh | |||||||||||||||||||
400 | CD40 shRNA2 RGS | ||||||||||||||||||
CR: 1/15 | 400 | ||||||||||||||||||
500 | |||||||||||||||||||
mm | 200 | 200 | * | ||||||||||||||||
0 | 0 | ||||||||||||||||||
0 | |||||||||||||||||||
0 5 8 2 5 7 | 0 | 5 | 8 | 2 | 5 | 7 | 1 | 5 | 8 | 12 | 15 | 1 | 5 | 8 | 11 14 17 | ||||
1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | Days of Treatment | Days of Treatment | ||||||||||||
Days of Treatment |
(Yan et al., Mol Cancer 2021)
TDLNs | In combination with aCD40 | |||||||||||||||||||
CD45+ cells | All | Veh | T | RGS | RGS + T | |||||||||||||||
B cells (53.1%) | B cells (51.0%) | B cells (40.2%) | B cells (42.6%) | CD45+ cell | B cells | |||||||||||||||
100 | CD8+ Tc cell | Cells | 50 | * | ||||||||||||||||
NK cell | ||||||||||||||||||||
95 | 40 | |||||||||||||||||||
CellsLiveof% | CD4+ Th cell | CD45of% | ||||||||||||||||||
Tc (12.1%) | Tc (15.4%) | Tc (16.7%) | Tc (14.6%) | Macrophage | 0 | |||||||||||||||
90 | B cell | + | 30 | |||||||||||||||||
85 | Myeloid cell (other) | 20 | ||||||||||||||||||
Gran | ||||||||||||||||||||
80 | tSNE2 | Mono | 10 | |||||||||||||||||
+ | ||||||||||||||||||||
75 | T | DC | aCD40+ | Veh | T | GS | +T | |||||||||||||
S | T | |||||||||||||||||||
aCD40+ | Veh | |||||||||||||||||||
RG | R | RGS | ||||||||||||||||||
S | ||||||||||||||||||||
RG | tSNE1 | n=100,000 CD45+ cells per treatment group |
Acknowledgements
- This work was supported by grants from the Lloyd Foundation Melanoma Research Grant (CY), NCI R01-CA116021 (CY, AR), the Department of Veterans Affairs SRCS Award IK6BX005225 (AR) and the MERIT Award 101BX002301 (AR), as well as the VICC Cancer Center Support Grant, P30 CA068485 (AR), for Core Facilities.
- Rigosertib was kindly provided by Onconova Therapeutics, Newtown, PA 18940.
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Onconova Therapeutics Inc. published this content on 07 May 2024 and is solely responsible for the information contained therein. Distributed by Public, unedited and unaltered, on 07 May 2024 19:21:02 UTC.