Mechanisms and strategies to rescue suboptimal T cell priming in colon cancer

挽救结肠癌 T 细胞启动不良的机制和策略

基本信息

项目摘要

PROJECT SUMMARY/ABSTRACT I propose to functionally interrogate mechanisms of cancer immune evasion and immunotherapy resistance in powerful new mouse models of colorectal cancer (CRC). Immune checkpoint blockade (ICB) has revolutionized treatment of multiple solid tumor types but is nevertheless ineffective in most cancers. I hypothesize that this is due in part to distinct programs of T cell dysfunction that respond poorly to ICB, such as that programmed by suboptimal T cell priming. While microsatellite instable (MSI) CRC responds remarkably well to ICB, likely due to a high burden of mutation-derived antigens (neoantigens), most CRC (~88%) is microsatellite stable (MSS) and does not respond. However, MSS CRC is characterized by a higher burden of mutations than other solid tumor types that do respond to ICB, like kidney cancer. My own analysis of human MSS CRC sequencing revealed that all tumors expressed at least two clonal neoantigens with strong predicted binding to HLA-I, but that these neoantigens were expressed at significantly lower levels than those in MSI CRC. This suggests that neoantigen expression levels, in addition to burden, may play an important role in the antitumor T cell response. To test this, I developed a colonoscopy-guided orthotopic transplant model of CRC employing isogenic organoids with varying levels of expression of model CD8+ T cell neoantigens. High expression resulted in organoid rejection, while low expression resulted in poor T cell priming with immediate dysfunction and tumor escape. Tumor infiltrating T cells in my low neoantigen-expressing model and human MSS CRC showed signatures of tolerogenic dysfunction, distinct from canonical “exhaustion” and consistent with suboptimal priming. These analyses also identified the orphan nuclear receptor 4A subfamily genes Nr4a1, Nr4a2, and Nr4a3—an exciting new class of T cell checkpoint—as potentially central mediators of this process. Aim 1 will functionally interrogate Nr4a1-3 in T cell priming and dysfunction and investigate their potential as therapeutic targets in CRC. Aim 2 will determine whether existing therapies that boost T cell priming (CD40 agonism, vaccination) can rescue suboptimal T cell priming in CRC and delineate T cell intrinsic and extrinsic mechanisms of efficacy and resistance. The overarching goal of these aims is to deepen our mechanistic understanding of non-canonical T cell dysfunction in CRC and identify new therapeutic strategies to reverse it. This holds substantial promise for the majority of CRC and other cancers that do not respond to ICB and may guide novel combination clinical trials. This proposal is innovative in bringing together cutting-edge mouse models of cancer and advanced tools in immunology. Its completion should bring clarity to the outstanding question of why CRC, the second leading cause of cancer deaths worldwide, is generally nonresponsive to current immunotherapies. The K22 award will help me execute these aims and generate preliminary data that will form a foundation for competitive R01 applications, publications, and a successful independent research program, as well as give me the flexibility to augment my immunology training through NASDC course offerings.
项目概要/摘要 我建议从功能上探讨癌症免疫逃避和免疫治疗抵抗的机制 在强大的新型结直肠癌(CRC)小鼠模型中,免疫检查点阻断(ICB)具有显着的效果。 彻底改变了多种实体瘤类型的治疗,但对大多数癌症无效。 这部分是由于 T 细胞功能障碍的独特程序对 ICB 反应不佳,例如 而微卫星不稳定 (MSI) CRC 的反应却令人惊讶。 对于 ICB 来说,可能是由于突变衍生抗原(新抗原)的高负担,大多数 CRC(约 88%)是 微卫星稳定(MSS)并且不响应,但是MSS CRC的特点是负担较高。 比其他对 ICB 有反应的实体瘤类型(例如肾癌)的突变。 MSS CRC 测序显示,所有肿瘤均表达至少两种克隆性新抗原,且具有很强的预测性 与 HLA-I 结合,但这些新抗原的表达水平明显低于 MSI CRC 中的表达水平。 这表明,除了负荷之外,新抗原表达水平可能在 为了测试这一点,我开发了结肠镜引导下的 CRC 原位移植模型。 采用具有不同表达水平的模型 CD8+ T 细胞新抗原的同基因类器官。 表达导致类器官排斥,而低表达导致 T 细胞立即启动不良 我的低新抗原表达模型和人类中的肿瘤浸润 T 细胞的功能障碍和肿瘤逃逸。 MSS CRC 显示出耐受性功能障碍的特征,与典型的“衰竭”不同,并且一致 这些分析还鉴定了核孤儿受体 4A 亚家族基因 Nr4a1, Nr4a2 和 Nr4a3——一类令人兴奋的新型 T 细胞检查点——作为这一过程的潜在中心调节者。 目标 1 将在功能上询问 Nr4a1-3 在 T 细胞启动和功能障碍中的作用,并研究它们作为 CRC 的治疗靶点将确定现有疗法是否能够促进 T 细胞启动(CD40)。 激动剂、疫苗接种)可以挽救 CRC 中次优的 T 细胞启动并描绘 T 细胞内在和外在 这些目标的首要目标是深化我们的机制。 了解结直肠癌中非典型 T 细胞功能障碍并确定逆转它的新治疗策略。 这对于大多数对 ICB 没有反应的 CRC 和其他癌症来说具有巨大的希望,并且可能 该提案在汇集尖端小鼠方面具有创新性。 癌症模型和免疫学先进工具的完成应该使杰出的研究变得清晰。 为什么结直肠癌(CRC)作为全球癌症死亡的第二大原因,通常对以下问题没有反应: K22 奖将​​帮助我实现这些目标并生成初步数据 将为有竞争力的 R01 应用、出版物和成功的独立研究奠定基础 计划,并让我能够通过 NASDC 课程灵活地增强我的免疫学培训。

项目成果

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