Background. Despite the relative success of anti-PD-1 antibodies over the years in cancer immunotherapy, the mechanism of action beyond blockade of the ligand binding site remains inadequately defined. Given that anti-PD-1 therapy is effective in only a fraction of cancer patients, it is imperative to elucidate the mechanisms imparted by anti-PD-1 antibodies and how they are involved in restoring activity to functionally exhausted PD-1+ memory T cells. Hypothesis. The two hypotheses investigated are: 1) The novel non-blocking anti-PD-1 antibody discovered in our lab differs in its mechanism of action from the traditional blocking PD-1 antibodies, 2) Anti-PD-1 mediated downregulation contributes to the relief of T cell exhaustion and occurs through an antibody-Fc interaction with FcγR expressing cells.
Objectives. The research plans are: 1) to develop an experimental strategy to evaluate the functional activity in primary, memory T cells responding to the anti-PD-1 therapies utilizing coinhibitory conditions with PD-L1 and 2) to identify the cell populations and associated determinants for anti-PD-1 mediated downregulation on primary, memory T cells.
Experimental strategy. 1) We used PBMCs isolated from chronically infected HIV+ donors
with high expression of PD-1 to measure the activation of key mediators of the T cell activation pathway. We were able to evaluate the restoration of phosphoprotein activity and calcium signaling to these functionally exhausted primary T cells at early timepoints when stimulated by CD3/CD28/PD-L1 and treated with anti-PD-1. 2) We isolated different fractions of the PBMC composition to determine if any effector cells were involved in PD-1 downregulation. Furthermore, we sought to establish a contact-based dependency test to determine which receptor was necessary for the anti-PD-1 downregulation effect.
Results. 1) We demonstrated that both blocking and non-blocking antibodies were able to
restore T cell signaling but the non-blocking antibody restored significantly more Akt signaling and the combination of the two anti-PD-1 antibodies enhanced the restoration of Ca2+ signaling dramatically. 2) Anti-PD-1 mediated downregulation was observed only in the presence of monocytes and CD64 was found to be the FcγR with the highest impact for this effect.
Conclusions. 1) The non-blocking PD-1 antibody was shown to be effective in restoring T cell functionality and appeared to preferentially restore signaling through the CD28 associated pathway while the blocking PD-1 antibody exerted its effect over the TCR pathway. 2) The requirement for CD64 expressing monocytes was shown for the antibody-mediated downregulation of PD-1 on memory T cells.
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Contexte: Malgré le succès relatif des anticorps anti-PD-1 au fil des années dans l'immunothérapie anticancéreuse, le mécanisme d'action au-delà du blocage du site de liaison du ligand reste mal défini. Étant donné que le traitement anti-PD-1 n'est efficace que chez une fraction des patients cancéreux, il est impératif d'élucider les mécanismes conférés par les anticorps anti-PD-1 et comment ils sont impliqués dans la restauration de l'activité de la mémoire PD-1+ fonctionnellement épuisée T cellules.
Hypothèse: Les deux hypothèsesétudiées sont: 1) Le nouvel anticorps anti-PD-1 non bloquant découvert dans notre laboratoire diffère dans son mécanisme d'action des anticorps bloquants traditionnels PD-1, 2) La régulation négative médiée par anti-PD-1 contribue à la soulagement de l'épuisement des cellules T et se produit par le biais d'une interaction anticorps-Fc avec les cellules exprimant FcγR.
Objectifs: Les plans de recherche sont les suivants: 1) développer une stratégie expérimentale pour évaluer l'activité fonctionnelle des lymphocytes T mémoires primaires répondant aux thérapies anti-PD-1 utilisant des conditions co-inhibitrices avec PD-L1 et 2) pour identifier les populations cellulaireset les déterminants associés pour la régulation négative à médiation anti- PD-1 sur les lymphocytes T primaires à mémoire.
Stratégie expérimentale: 1) Nous avons utilisé des PBMC isolées de donneurs VIH + infectés de manière chronique avec une forte expression de PD-1 pour mesurer l'activation de médiateurs clés de la voie d'activation des lymphocytes T. Nous avons pu évaluer la restauration de l'activité des phosphoprotéines et la signalisation du calcium vers ces lymphocytes T primaires fonctionnellement épuisés à des moments précoces lorsqu'ils sont stimulés par CD3 / CD28 / PD-L1 et traités avec de l'anti-PD-1. 2) Nous avons isolé différentes fractions de la composition de PBMC pour déterminer si des cellules effectrices étaient impliquées dans la régulation négative de PD-1. En outre, nous avons cherché à établir un test de dépendance basé sur le contact pour déterminer quel récepteur était nécessaire pour l'effet de régulation négative anti-PD-1.
Résultats: 1) Nous avons démontré que les anticorps bloquants et non bloquants étaient capables de restaurer la signalisation des lymphocytes T, mais l'anticorps non bloquant a restauré significativement plus de signalisation Akt et la combinaison des deux anticorps anti- PD-1 a considérablement amélioré la restauration de la signalisation Ca 2+. 2) une régulation négative à médiation anti-PD-1 a été observée uniquement en présence de monocytes et CD64 s'est avéré être le FcyR avec l'impact le plus élevé pour cet effet.
Conclusion: 1) L'anticorps PD-1 non bloquant s'est avéré efficace pour restaurer la fonctionnalité des lymphocytes T et semblait restaurer préférentiellement la signalisation via la voie associée au CD28 tandis que l'anticorps bloquant PD-1 exerçait son effet sur la voie TCR. 2) L'exigence de monocytes exprimant CD64 a été montrée pour la régulation à la baisse médiée par les anticorps de PD-1 sur les cellules T mémoire.