Sfruttamento degli inibitori dei checkpoint immunitari e dei vaccini neoantigenici personalizzati nel carcinoma epatocellulare / Leveraging Immune Checkpoint Inhibitors and Personalized Neoantigen Vaccines in Hepatocellular Carcinoma

 Sfruttamento degli inibitori dei checkpoint immunitari e dei vaccini neoantigenici personalizzati nel carcinoma epatocellulare / Leveraging Immune Checkpoint Inhibitors and Personalized Neoantigen Vaccines in Hepatocellular Carcinoma

Segnalato dal Dott. Giusppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Studio clinico di fase 1/2 che valuta la sicurezza e l'immunogenicità di un vaccino neoantigenico personalizzato e del pembrolizumab. " a , Processo di produzione per GNOS-PV02 e progettazione dello studio clinico."  / Phase 1/2 clinical study evaluating the safety and immunogenicity of a personalized neoantigen vaccine and pembrolizumab. " a , Manufacturing process for GNOS-PV02 and clinical study design."

Riassunto

L'efficacia degli inibitori dei checkpoint immunitari contro il melanoma metastatico è stata ampiamente consolidata. Tuttavia, il loro utilizzo come trattamenti autonomi per altri tipi di cancro, come il carcinoma epatocellulare avanzato, ha mostrato un successo limitato. Di conseguenza, recenti studi clinici si sono sempre più concentrati sulla valutazione dell'efficacia della combinazione di bloccanti dei checkpoint immunitari con altri metodi di trattamento. Di recente, i risultati di uno studio clinico di fase 1/2 che valutava la sicurezza e l'immunogenicità del farmaco anti-PD1 pembrolizumab, combinato con un vaccino antitumorale personalizzato in pazienti con carcinoma epatocellulare avanzato che non rispondevano ai trattamenti di prima linea, sono stati pubblicati e riportati all'ASGCT 2024.

Sfondo

L'inibizione del checkpoint immunitario è emersa come una promettente strategia terapeutica contro il cancro per liberare essenzialmente le interruzioni che limitano le risposte immunitarie antitumorali, in particolare l'immunità mediata dalle cellule T. La prima approvazione dell'inibitore del checkpoint immunitario nel 2011 per l'uso clinico del farmaco anticorpale ipilimumab che ha come bersaglio l'antigene associato ai linfociti T citotossici 4 (CTLA4) ha segnato una nuova rotta nel trattamento del cancro. Da allora, lo sviluppo di farmaci anticorpali modulatori delle cellule T si è concentrato principalmente sul bersaglio della proteina di morte cellulare programmata 1 (PD1) e del suo ligando, PDL1. L'elevata efficacia degli inibitori del checkpoint immunitario nei pazienti con melanoma metastatico, che spesso raggiungono la remissione completa e rimangono liberi dal cancro ben dopo il completamento del trattamento, ha incoraggiato il loro uso per vari tumori solidi. 

Gli inibitori del checkpoint immunitario sono stati utilizzati da soli od in combinazione con altre terapie nel carcinoma polmonare non cellulare, carcinoma renale, cancro del colon-retto ed altro con efficacia variabile.  Ad esempio, i farmaci anticorpali anti-PD1 sono stati implementati come terapie per il carcinoma epatocellulare avanzato dal 2017. Tuttavia, i risultati degli studi clinici randomizzati di fase 3 non hanno dimostrato un tasso di risposta significativo. Al contrario, le terapie combinate con inibitori del checkpoint immunitario e altri agenti, come gli inibitori della tirosin-chinasi (TKI) od il fattore di crescita endoteliale anti-vascolare (VEGF), hanno mostrato un'efficacia migliorata. 

Più di recente, è stato intrapreso uno studio clinico di fase 1/2 per valutare la risposta al farmaco anti-PD1, pembrolizumab, combinato con un vaccino antitumorale personalizzato in pazienti con carcinoma epatocellulare avanzato che non avevano risposto ai trattamenti di prima linea. I vaccini antitumorali personalizzati sfruttano nuovi antigeni tumorali o neoantigeni per guidare le risposte immunitarie specifiche per il tumore di un paziente. I neoantigeni derivano da nuove proteine ​​derivanti da mutazioni somatiche che si verificano durante la carcinogenesi. Ad esempio, inserzioni e delezioni (INDEL) e mutazioni puntiformi possono portare a nuove sequenze di amminoacidi nel tumore. Il processo di identificazione dei neoantigeni è laborioso e complesso, e generalmente comporta un sequenziamento ad alto rendimento esteso (ad esempio, sequenziamento dell'intero genoma o dell'intero esoma), l'uso di algoritmi predittivi per identificare potenziali peptidi neoantigenici immunogenici (ad esempio, presentati da MHC), nonché analisi mRNA seq e/o LC-MS/MS da biopsie tumorali per convalidare i peptidi previsti. 

Risultati clinici migliorati con la terapia combinata

Vari studi clinici hanno precedentemente valutato l'efficacia della monoterapia con inibitori dei checkpoint immunitari nei pazienti con carcinoma epatocellulare. La monoterapia con pembrolizumab ha dimostrato di raggiungere un tasso di risposta obiettiva (ORR) medio di ~17% in questi pazienti.

Nel recente studio di fase 1/2 di Yarchoan et al., oltre trenta pazienti con carcinoma epatocellulare avanzato hanno ricevuto pembrolizumab in combinazione con un vaccino antitumorale personalizzato somministrato come plasmide che codifica fino a 40 neoantigeni. I pazienti hanno inoltre ricevuto un secondo plasmide che codifica l'interleuchina-12, che ha funzionato come adiuvante del vaccino. 

“Le cassette finali assemblate sono state ottimizzate per codone e RNA, sintetizzate e sottoclonate nel vettore di espressione del vaccino pGX0001 (GenScript). 

Yarchoan et al. hanno scoperto che tale terapia combinata ha determinato un aumento significativo dell'efficacia rispetto al solo pembrolizumab, raggiungendo un ORR di ~30,6%. Sono state osservate risposte complete e parziali in 3 e 8 pazienti su undici con una risposta oggettiva. È interessante notare che nessun biomarcatore specifico poteva essere collegato a queste risposte cliniche, come il carico mutazionale del tumore, il fenotipo dell'infiammazione immunitaria ed il livello di alfa-ferroproteina. Tuttavia, Yarchoan e colleghi hanno scoperto che il numero di neoantigeni inclusi nel vaccino era correlato positivamente con le risposte cliniche oggettive, con risposte complete e parziali che si verificavano più frequentemente nei pazienti che ricevevano vaccini che codificavano oltre 30 peptidi neoantigeni. Di conseguenza, il gruppo ha scoperto che l'espressione dei marcatori di attivazione e infiltrazione delle cellule T nel sito del tumore era significativamente aumentata nei rispondenti. Come condiviso dal Dott. Renzo-Perales, Geneos Therapeutics, a proposito di questo studio al recente incontro ASGCT 20204, "più neoplasie si traducono in migliori risposte immunitarie e anche risposte cliniche".

Validazione delle risposte specifiche del neoantigene

Per convalidare che le risposte oggettive osservate fossero effettivamente legate all'attivazione immunitaria specifica del neoantigene, Yarchoan et al. hanno sfruttato i linfociti periferici raccolti dai pazienti prima e dopo la vaccinazione. L'entità e la specificità dell'attivazione delle cellule T sono state valutate in vitro  attraverso la secrezione di interferone-gamma mediante saggi ELISpot in seguito alla stimolazione con pool di peptidi di neoantigeni. Un approccio comunemente utilizzato in tali saggi ELISpot è l'utilizzo di pool di peptidi sovrapposti (ad esempio, 15-meri sovrapposti) che rappresentano sequenze di singoli o più neoantigeni unici per ciascun paziente.

Sono stati prodotti peptidi liofilizzati ricombinanti personalizzati e specifici per ogni paziente (GenScript). 

Yarchoan et al. hanno riportato risposte positive, specifiche per i neoantigeni, in tutti i pazienti, con risposte in aumento dopo la vaccinazione. La maggior parte dei pazienti ha anche sviluppato una reattività immunitaria ad un numero maggiore di neoepitopi dopo la vaccinazione.

Saggio ELISpot interferone-gamma per valutare le risposte delle cellule T in seguito a terapia combinata con un vaccino neoantigenico personalizzato e  pembrolizumab. 

Oltre al test ELISpot interferone-gamma, l'attivazione specifica del neoantigene delle cellule immunitarie è stata valutata mediante colorazione intracellulare dei linfociti. A tal fine, i linfociti derivati ​​dai pazienti sono stati incubati con i corrispondenti pool di peptidi neoantigeni e colorati per vari marcatori rilevanti, come i marcatori di attivazione (CD69 e CD107a) e proliferazione (Ki67). Yarchoan e colleghi hanno riscontrato immunità mediata da cellule T CD4 e CD8 polifunzionali specifiche del neoantigene nei pazienti rispondenti.

Significativamente, l'uso di un vaccino neoantigenico personalizzato è stato efficace nell'indurre l'espansione clonale delle cellule T. In molti pazienti, è stato rilevato un numero maggiore ed una maggiore diversità di cloni di cellule T sia in circolazione che nel sito del tumore. In diversi pazienti, è stato dimostrato che i cloni di cellule T che si infiltravano nel tumore avevano specificità contro i neoantigeni nel vaccino personalizzato.

Infine, in alcuni pazienti, il gruppo è stato in grado di identificare sequenze del recettore delle cellule T (TCR) da cloni che si infiltrano frequentemente nei tessuti tumorali. Per convalidare la specificità del neoantigene, hanno sfruttato le sequenze TCR identificate per progettare cellule T autologhe, che sono state stimolate in vitro con corrispondenti pool di peptidi neoantigeni. Tale strategia non solo ha consentito loro di confermare la reattività specifica, ma ha anche consentito al gruppo di concentrarsi sugli epitopi che inducono un'immunogenicità elevata.

Conclusioni

Nel complesso, Yarchoan e colleghi hanno dimostrato un beneficio clinico per i pazienti con carcinoma epatocellulare dal trattamento combinato con l'inibitore anti-PD1 pembrolizumab ed un vaccino antitumorale personalizzato. I loro risultati supportano il fatto che questo approccio potrebbe migliorare i risultati rispetto a quelli ottenuti con la monoterapia con pembrolizumab espandendo e diversificando la popolazione di cellule T reattive che possono infiltrarsi nel sito del tumore. In definitiva, sono necessari studi clinici randomizzati più ampi per confermare i risultati di questo studio.

ENGLISH

Summary

The effectiveness of immune checkpoint inhibitors against metastatic melanoma has been well-established. However, their use as standalone treatments for other cancer types, such as advanced hepatocellular carcinoma, has shown limited success. As a result, recent clinical studies have increasingly focused on evaluating the effectiveness of combining immune checkpoint blockers with other treatment methods. Recently, the findings from a Phase 1/2 clinical trial evaluating the safety and immunogenicity of the anti-PD1 drug pembrolizumab, combined with a personalized cancer vaccine in patients with advanced hepatocellular carcinoma who did not respond to first-line treatments, were published and reported at ASGCT 2024.

Background

Immune checkpoint inhibition emerged as a promising cancer therapeutic strategy to essentially release the breaks limiting anti-tumor immune responses, notably T-cell mediated immunity. The first immune checkpoint inhibitor approval in 2011 for the clinical use of the antibody drug ipilimumab targeting cytotoxic–T–lymphocyte-associated–antigen–4 (CTLA4) set a new course in cancer treatment. Since then, the development of T-cell modulating antibody drugs has centered primarily on targeting programmed-cell-death-protein-1 (PD1) and its ligand, PDL1. The high efficacy of immune checkpoint inhibitors in patients with metastatic melanoma, who often achieve full remission and remain cancer-free well after treatment completion, encouraged their use for various solid tumors.

Immune checkpoint inhibitors have been used alone or in combination with other therapies in non-cell lung cancer, renal carcinoma, colorectal cancer, and more with variable efficacy. For instance, Anti-PD1 antibody drugs have been implemented as therapies for advanced hepatocellular carcinoma since 2017. However, outcomes from randomized Phase 3 clinical studies have not demonstrated a significant response rate. In contrast, combination therapies with immune checkpoint inhibitors and other agents, such as tyrosine kinase inhibitors (TKIs) or anti-vascular endothelial growth factor (VEGF), have shown improved efficacy.

More recently, a Phase 1/2 clinical trial was undertaken to evaluate the response to the anti-PD1 drug, pembrolizumab, combined with a personalized cancer vaccine in patients with advanced hepatocellular carcinoma who failed to respond to first-line treatments. Personalized cancer vaccines leverage new tumor antigens or neoantigens to drive immune responses specific to a patient’s tumor. Neoantigens are derived from new proteins arising from somatic mutations occurring during carcinogenesis. For example, insertion and deletions (INDELs) and point mutations can lead to new amino acid sequences in the tumor. The process of identifying neoantigens is laborious and complex, generally involving extensive high throughput sequencing (e.g., whole-genome or whole-exome sequencing), the use of predictive algorithms to identify potential immunogenic neoantigen peptides (i.e., MHC presented), as well as mRNA seq and/or LC-MS/MS analysis from tumor biopsies to validate the predicted peptides.

Improved clinical outcomes with combined therapy

Various clinical studies have previously assessed the efficacy of immune checkpoint inhibitor monotherapy in patients with hepatocellular carcinoma. Pembrolizumab monotherapy has been shown to achieve an average objective response rate (ORR) of ~17 % in these patients.

In the recent Phase 1/2 study by Yarchoan et al., over thirty patients with advanced hepatocellular carcinoma received pembrolizumab in combination with a personalized cancer vaccine delivered as a plasmid encoding up to 40 neoantigens. Patients additionally received a second plasmid encoding interleukin-12, which served as a vaccine adjuvant.

“The final assembled cassettes were codon and RNA optimized, synthesized and subcloned into the vaccine expression vector pGX0001 (GenScript).

Yarchoan et al., found that such combined therapy resulted in a significant increase in efficacy when compared to pembrolizumab only, achieving an ORR of ~30.6%. Complete and partial responses were observed in 3 and 8 out of eleven patients with an objective response. Interestingly, no specific biomarker could be connected to these clinical responses, such as tumor mutational burden, immune inflammation phenotype, and alpha-ferroprotein level. However, Yarchoan and colleagues found that the number of neoantigens included in the vaccine positively correlated with objective clinical responses, with complete and partial responses occurring more frequently in patients receiving vaccines encoding over 30 neoantigen peptides. Accordingly, the team found that the expression of T cell activation and infiltration markers at the tumor site was significantly increased in responders. As shared by Dr. Renzo-Perales, Geneos Therapeutics, about this study at the recent ASGCT 20204 meeting, “more neos result in better immune responses and also clinical responses.”

Validating neoantigen-specific responses

To validate that the objective responses observed were indeed tied to neoantigen-specific immune activation, Yarchoan et al. leveraged peripheral lymphocytes collected from patients before and following vaccination. The extent and specificity of T-cell activation were evaluated in vitro through interferon-gamma secretion by ELISpot assays following stimulation with neoantigen peptide pools. A commonly used approach in such ELISpot assays is using overlapping peptide pools (e.g., overlapping 15-mers) representing sequences from single or multiple neoantigens unique to each patient.

Custom-made, recombinant, lyophilized peptides specific to each patient were produced (GenScript).

Yarchoan et al. reported positive, neoantigen-specific responses in all patients, with responses increasing following vaccination. Most patients also developed immune reactivity to a greater number of neoepitopes post-vaccination.

Interferon-gamma ELISpot Assay to evaluate T cell responses following combined therapy with a personalized neoantigen vaccine and pembrolizumab. 

Beyond the interferon-gamma ELISpot Assay, neoantigen-specific activation of immune cells was evaluated by lymphocyte intracellular staining. To this end, patient-derived lymphocytes were incubated with corresponding neoantigen peptide pools and stained for various relevant markers, such as activation (CD69 and CD107a) and proliferation (Ki67) markers. Yarchoan and colleagues found neoantigen-specific polyfunctional CD4 and CD8 T cell-mediated immunity in responding patients.

Significantly, the use of a personalized neoantigen vaccine was effective at inducing T-cell clonal expansion. In many of the patients, a greater number and diversity of T cell clones were detected both in circulation and at the tumor site. In several patients, T cell clones infiltrating the tumor were shown to have specificity against neoantigens in the personalized vaccine.

Lastly, in a few patients, the team was able to identify T cell receptor (TCR) sequences from clones frequently infiltrating tumor tissues. To validate neoantigen specificity, they leveraged the identified TCR sequences to engineer autologous T-cells, which were stimulated in vitro with corresponding neoantigen peptide pools. Such a strategy not only enabled them to confirm specific reactivity but also allowed the team to zero in on epitopes inducing high immunogenicity.

Conclusions

Overall, Yarchoan and colleagues demonstrated a clinical benefit for hepatocellular carcinoma patients from combined treatment with the anti-PD1 inhibitor pembrolizumab and a personalized cancer vaccine. Their findings support that this approach could improve outcomes over those achieved with pembrolizumab monotherapy by expanding and diversifying the population of reactive T cells that can infiltrate the tumor site. Ultimately, larger randomized clinical studies are required to confirm the findings in this study.

Da:

https://www.genscript.com/learning-center/leveraging-immune-checkpoint-inhibitors-and-personalized-neoantigen-vaccines-in-hepatocellular-carcinoma.html?src=facebook&jiraid=14068&utm_source=facebook&utm_medium=cpc&utm_campaign=Week22articleEUAPall&utm_id=6594007066955&utm_content=6594007067155&utm_term=6594007067355&fbclid=IwY2xjawEwjTdleHRuA2FlbQEwAAEd62wk7z4gnRhWIuxcRd6d4JI651U7s8eJMJoziHzBw8NTcKqNrmB2MSZx_aem_Cr0zIc4woWE5WDlRC7R_LQ