Glyco-immune checkpoint antilichamen tegen muis Siglec E en humaan Siglec 7/9 als immunotherapie tegen kanker

Achtergrond en probleemstelling. Immunotherapie is een veelbelovende nieuwe behandelmethode bij kanker. De effectiviteit van immunotherapie wordt mede bepaald door de omgeving (milieu) van de tumor welke de functie van immuun cellen kunnen verstoren. Het tumor milieu trekt voornamelijk immuun cellen aan die de immuun response tegen kanker afremmen en juist tumor ontwikkeling stimuleren, zoals de myeloid-suppressor cellen, macrofagen en regulerende T-cellen. Het verwijderen van deze immuun onderdrukkende cellen of het tumor milieu veranderen naar een omgeving die immuniteit stimuleert biedt mogelijkheden om immunotherapie effectiever in te zetten tegen kanker. Een belangrijk veroorzaker van de immuun onderdrukkende omgeving is de verhoogde productie van siaalzuur suikers door de tumor.  

Onderzoeksrichting. Kankercellen zijn in vele manieren afwijkend van een gezonde cel. Niet alleen het eiwit repertoire is veranderd, ook het suiker profiel is drastische veranderd. Kankercellen van diverse tumor type waaronder borstkanker, hoofd-hals tumoren en huidkanker produceren hoge levels van het monosaccharide siaalzuur. De aanwezigheid van siaalzuur is geassocieerd met oncogene mutaties en voorspelt een slechte prognoses in kankerpatiënten. Siaalzuren faciliteren interacties tussen tumorcellen en de extracellulair matrix en beschermen tumorcellen voor een aanval vanuit het immuunsysteem terwijl ze tegelijkertijd ook de ontwikkeling van tumorgroei ondersteunende immuun cellen bevorderen. Siaalzuren worden aan bestaande suikerstructuren toegevoegd door siaalzuur transferases en worden herkend door de receptor siaalzuur-bindende immunoglobuline-type lectins (Siglecs). In het verleden hebben we belangrijke ‘glyco-tools’ ontwikkeld waarmee de siaalzuur productie geremd kan worden. Onze preklinische muis data laat zien dat lokale siaalzuur verlaging positief invloed heeft op immuun cel functie binnen het tumor milieu en een remmend effect heeft op de tumor ontwikkeling. Het is belangrijk om de siaalzuur remmers lokaal te geven aangezien systemische toediening toxisch kan zijn, met name nier toxiciteit. We hebben recent ook aangetoond dat immuun cellen aanwezig in het tumor milieu verrijkt zijn met Siglec receptoren, met name Siglec 9 (muis siglec E) en Siglec 7.  Deze zeer homologe remmende receptoren vallen op omdat ze in recente studies en in onze niet-gepubliceerde gegevens overvloedig tot expressie komen op tumor-infiltrerende leukocyten in Triple Negative Breast Cancer (TNBC) en Head and Neck Squamous Cell Carcinoma (HNSCC). We hypothetiseren dat deze Siglec receptoren op immuun cellen bijdragen aan de positieve effecten gezien met de siaalzuur remmers en daarmee een veelbelovende target zijn om de tumor milieu te veranderen in een omgeving bevorderlijk voor tumor immuniteit. De familie van Siglec receptoren zijn aanwezig op diverse immuun celsubsets en bekend om hun immuun modulerende functies. De meerderheid van Siglecs hebben aan hun cytoplasmatisch deel immuun receptor tyrosine-based signalling inhibitory motif (ITIM), te vergelijken met de immuun checkpoint receptor PD-1. In samenwerking met Aduro biotech hebben we blokkerende antistoffen gemaakt gericht tegen muis Siglec E en een set van unieke antistoffen die zowel de binding van hSiglec 9 als van het homologe hSiglec-7 aan siaalzuur blokkeren. Deze dubbele specificiteit kan van cruciaal belang zijn aangezien hSiglec 7 en 9 receptoren vaak op dezelfde immune cel tot expressie komen. Het doel van het project is te onderzoeken of mSiglec-E en hSiglec-7/9 ingezet kunnen worden als glyco-immune checkpoint in de strijd tegen kanker door gebruik te maken van unieke blokkerende antistoffen waaronder unieke hSiglec-7/9 antistoffen.

Relevantie. Door het blokkeren van de interactie van siaalzuren met muis Siglec E  en humaan Siglec 7/9 verwachten we het tumor milieu te kunnen veranderen in een omgeving waarbij immune cel functie wordt ondersteund in plaats van onderdrukt. Daarmee hopen we bij te kunnen dragen aan de efficiëntie van bestaande immunotherapie behandelingen tegen kanker en kwaliteit van leven voor kankerpatiënten.

Onderzoeksvragen. In dit project willen we de volgende vragen onderzoeken:

1.  Kunnen we aantonen dat mSiglec E en humaan Siglec 7/9 targets zijn voor de behandeling van  kanker door gebruik te maken van unieke antistoffen die de interacties van deze Siglecs met siaalzuur blokkeren? Wat is de impact van hSiglec 7/9 op de interactie tussen kanker en de immuun cel?
2. Wat is het effect van mSiglecE mAbs alleen of in combinatie met immunotherapie of radiotherapie op de behandeling tumoren in muizen modellen en wat is het mechanisme?
3. Wat is de expressie en lokalisatie van  hSiglec 7 en hSiglec 9 in humane borst en HNSCC tumoren en wat betekent dit voor de patiënt?

Onderzoeksopzet. We hebben een nieuw chimeric-Siglec NFAT-reporter systeem ontwikkeld waarmee we het effect van de anti-Siglec antistoffen op Siglec activatie en signalering direct kunnen meten. Het effect van anti-Siglec antistoffen op de tumor-immuun cel interactie zal in vitro onderzocht worden in  tumor-immuun cel cocultures. De in vivo effecten van mSiglec E mAb op de tumorgroei, het tumor milieu en de anti-tumor immuun functies gaan we bestuderen in borst en huidkanker  muis modellen. Door mSiglec E blokkade te combineren met immunotherapie (immune checkpoint blokkade, adjuvants) of radiotherapie onderzoeken we of mSiglec E mAb behandeling de efficiëntie van bestaande kanker behandelmethoden kan verbeteren. In de humane setting zullen we de expressie van hSiglec 7 en hSiglec 9 in borstkanker en HNSCC  tumoren analyseren met behulp van immuun histologie.  Naast de Siglec expressie en lokalisatie, analyseren we andere receptoren betrokken bij anti-tumor immuniteit zoals immune checkpointreceptoren (PD-1/PD-L1, LAG-3 etc), klinische parameters, moleculaire subtypen om zo te onderzoeken wat de aanwezigheid van hSiglec 7 en 9 betekend voor de patiënt.

Verwachtte uitkomsten en stappen die nodig zijn om het resultaat te implementeren. We verwachten dat de resultaten belangrijke aanwijzingen opleveren over de rol van mSiglec E en hSiglec 7/9 receptoren als glyco-immune checkpoints in de anti-tumor immuun response. Het karakteriseren van mSiglec E en de unieke duo-specifieke anti-Siglec-7/9 antistoffen zal nieuwe inzichten opleveren voor hun toekomstige toepasbaarheid als glyco-immuun checkpoint mAbs voor immunotherapie van kanker. De vertaalslag van deze nieuwe therapeutische antistoffen naar klinische toepassing is relatief straight forward. Vergelijkbare immune checkpoint inhibitors zoals mAbs gericht tegen PD-1/PD-L1 en CTLA-4 worden al gebruikt in de kliniek voor de behandeling van kanker. De hierop volgende projecten zullen zich richten op de implementatie van gehumaniseerde anti-hSiglec 7/9 mAbs in de kliniek al dan niet in combinatie met andere kanker therapieën.