Tumor-Experienced Human NK Cells Express High Levels of PD-L1 and Inhibit CD8+ T Cell Proliferation

Natural Killer (NK) cells play a key role in cancer immunosurveillance. However, NK cells from cancer patients display an altered phenotype and impaired effector functions. In addition, evidence of a regulatory role for NK cells is emerging in diverse models of viral infection, transplantation, and autoimmunity. Here, we analyzed clear cell renal cell carcinoma (ccRCC) datasets from The Cancer Genome Atlas (TCGA) and observed that a higher expression of NK cell signature genes is associated with reduced survival. Analysis of fresh tumor samples from ccRCC patients unraveled the presence of a high frequency of tumor-infiltrating PD-L1+ NK cells, suggesting that these NK cells might exhibit immunoregulatory functions. In vitro, PD-L1 expression was induced on NK cells from healthy donors (HD) upon direct tumor cell recognition through NKG2D and was further up-regulated by monocyte-derived IL-18. Moreover, in vitro generated PD-L1hi NK cells displayed an activated phenotype and enhanced effector functions compared to PD-L1- NK cells, but simultaneously, they directly inhibited CD8+ T cell proliferation in a PD-L1-dependent manner. Our results suggest that tumors might drive the development of PD-L1-expressing NK cells that acquire immunoregulatory functions in humans. Hence, rational manipulation of these regulatory cells emerges as a possibility that may lead to improved anti-tumor immunity in cancer patients.Fil: Sierra, Jessica Mariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Secchiari, Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Nuñez, Sol Yanel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Raffo Iraolagoitia, Ximena Lucía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Ziblat, Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Friedrich, Adrián David. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Cátedra de Inmunología; ArgentinaFil: Regge, María Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Santilli, Maria Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Torres, Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Gantov, Mariana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Trotta, Aldana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Ameri, Carlos Enrique. Hospital Alemán; ArgentinaFil: Vitagliano, Gonzalo. Hospital Alemán; ArgentinaFil: Ríos Pita, Hernando. Hospital Alemán; ArgentinaFil: Rico, Luis. Hospital Alemán; ArgentinaFil: Rovegno, Agustín. Centro de Educaciones Médicas e Investigación Clínica "Norberto Quirno"; ArgentinaFil: Richards, Nicolás. Centro de Educaciones Médicas e Investigación Clínica "Norberto Quirno"; ArgentinaFil: Domaica, Carolina Ines. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Zwirner, Norberto Walter. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Fuertes, Mercedes Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; Argentin

Blocking soluble TNFα sensitizes HER2-positive breast cancer to trastuzumab through MUC4 downregulation and subverts immunosuppression

Background The success of HER2-positive (HER2+) breast cancer treatment with trastuzumab, an antibody that targets HER2, relies on immune response. We demonstrated that TNFα induces mucin 4 (MUC4) expression, which shields the trastuzumab epitope on the HER2 molecule decreasing its therapeutic effect. Here, we used mouse models and samples from HER2+ breast cancer patients to unravel MUC4 participation in hindering trastuzumab effect by fostering immune evasion.Methods We used a dominant negative TNFα inhibitor (DN) selective for soluble TNFα (sTNFα) together with trastuzumab. Preclinical experiments were performed using two models of conditionally MUC4-silenced tumors to characterize the immune cell infiltration. A cohort of 91 patients treated with trastuzumab was used to correlate tumor MUC4 with tumor-infiltrating lymphocytes.Results In mice bearing de novo trastuzumab-resistant HER2+ breast tumors, neutralizing sTNFα with DN induced MUC4 downregulation. Using the conditionally MUC4-silenced tumor models, the antitumor effect of trastuzumab was reinstated and the addition of TNFα-blocking agents did not further decrease tumor burden. DN administration with trastuzumab modifies the immunosuppressive tumor milieu through M1-like phenotype macrophage polarization and NK cells degranulation. Depletion experiments revealed a cross-talk between macrophages and NK cells necessary for trastuzumab antitumor effect. In addition, tumor cells treated with DN are more susceptible to trastuzumab-dependent cellular phagocytosis. Finally, MUC4 expression in HER2+ breast cancer is associated with immune desert tumors.Conclusions These findings provide rationale to pursue sTNFα blockade combined with trastuzumab or trastuzumab drug conjugates for MUC4+ and HER2+ breast cancer patients to overcome trastuzumab resistance