Enhanced cryoimmunotherapy against urogenital cancers

Prosjektet utvikler dendrittisk cellebasert cryoimmunterapi (CryoIT). Kreftceller er forandret fra normale celler og er forskjellige fra pasient til pasient. CryoIT starter NY immunreaksjon mot kreftceller i den enkelte pasient uavhengig av hvor forskjellige kreftcellene er. Dendrittiske celler (DC) er hvite blodlegemer som finnes i svært lavt antall i blodet. En høy andel av hvite blodceller utgjøres av monocytter som kan omprogrammeres til monocyttderiverte DC (moDC) i cellekultur. Den vanlige funksjonen til DC er å gjennomsøke kroppen, konstant på jakt etter det «som ikke skal være der», det som er "fremmed" - som virus og bakterier. Kreftceller adskiller seg fra normale celler ved endringer som DC og moDC oppfatter som "fremmede". Ved CryoIT plasseres frysesonder i pasientens svulst. Datamaskinstyrt frysing og tining dreper deler av svulsten slik at molekyler fra kreftcellene blir frisatt i det døde kreftvevet. Millioner av dyrkete DC blir deretter injisert i det døde kreftvevet for å detektere kreft-spesifikke "fremmede" molekyler. De injiserte DC starter et mye sterkere anti-kreft immunangrep enn det som immunsystemet normalt er i stand til å oppnå Fase 1 klinisk utprøvning av CryoIT for 18 pasienter med metastaserende kastrasjonsresistent prostatakreft er publisert siste år (2023). Kastrasjonsresistent vil si at standard hormonhemmende behandling ikke lenger virker på pasientene. Prostatakreft i tidlig fase har ofte en god prognose, men det gjelder ikke den pasientgruppen som vi har behandlet med CryoIT. Det er derfor gledelig at den mediane overlevelsestiden for våre behandlede pasienter er betydelig lenger enn det som blir rapportert for tilsvarende pasientgrupper i litteraturen og at avanserte biomarkøranalyser også indikerer behandlingseffekt og aktivering av immunsystemet mot kreftceller. Regional etisk komité har godkjent en oppfølgende kontroll av pasientene med avanserte biomarkører som T-celle reseptorsekvensering og sirkulerende tumorceller og nukleinsyreanalyser. En nøkkeloppgave for neste generasjon CryoIT er robust produksjon av mer potente immunceller. Til dette formålet er det etablert nytt, delvis robotisert, produksjonsutstyr, Miltenyi CliniMACS Prodigy. Blod som blir tappet fra pasienter ved leukaferese, er basis for produksjon av terapøytiske moDC. Prodigy selekterer monocyttene og gjennomfører differensieing av disse til terapøytiske moDC. Gjennom det siste året er en rekke kvalitetstester gjennomført for å dokumentere at cellene oppfyller definerte krav før pasientbehandling. Gruppen har videre undersøkt om lave mengder «naturlige» DC som sirkulerer i blodet, kan være et alternativ til monocyttderiverte DC (moDC). Resultatet er publisert (2023) og har som konsekvens at den neste kliniske utprøvning må basere seg på moDC ettersom både utbytte og kort levetid av de «naturlige» DC foreløpig gir for store tekniske problemer. Fokus er i stedet på mer potente moDC gjennom kontroll av kritiske reguleringsmekanismer. Gruppen arbeider med screening og utvikling av nye stoff som kan påvirke signalveier både i kreftceller og i moDC. En del av dette arbeidet er publisert i løpet av siste år. 2 patentprosesser pågår i regi av Vestlandets Innovasjonsselskap (VIS). Et viktig forhold er å kombinere CryoIT med en mindre dose av immun sjekkpunktinhibitoren ipilumimab injisert i kreftvevet sammen med moDC. Prosjektet har preliminære resultater med dette, og europeisk patent er blitt innvilget. En av de mest lovende observasjoner i de pasientene som vi til nå har behandlet med CryoIT, er at en stor andel av de mest tallrike T-celle klonotypene i pasientblod i ukene etter CryoIT, er nye eller sterkt ekspanderte sammenlignet med før behandling. En T-celle klonotype er en subgruppe med én type T-cellereseptor som er rettet mot ett spesifikt antigen. Det finnes millioner av T-celle klonotyper i blodet til enhver tid, noen er tallrike og andre har kun få kopier. Prosjektet inngår nå samarbeid med grupper i Bergen og Berlin for bedre analyser av de CryoIT-induserte klonotypene. Ny metodologi er tilgjengelig for å isolere disse fra blodet og undersøke om subtypene er T-reg, Th1, Th2, Th17 ettersom slike undertyper har svært forskjellig effekt på kreftvev, fra beskyttende til drepende effekt. Videre etablerer vi modeller for å vise om de nydannete T-celle klonotypene har evne til å trenge inn i kreftvev og drepe kreftceller. Dette representerer et nytt nivå av presisjon i biomarkører og dokumentasjon av behandlingseffekt. En viktig konsolidering av prosjektet det siste året er logistikk godkjent av Regional Etisk komité til å ta pasientbiopsier fra kreftvev sammen med blodprøve for bruk i modellering av kreftvev i vevskultur. Dette arbeidet er koblet opp mot EU ERC-prosjektet i Hamburg, INJURMET, som undersøker om kirurgiske prosedyrer frisetter tumorceller til blodomløpet og hvilke egenskaper ved kreftceller som er vesentlige for sirkulerende tumorceller.

Cryoimmunotherapy (CryoIT) is currently tested on patients with metastatic prostate cancer in a Phase I Clinical Trial (Clinical.trials.gov. NCT02423928). The very recent interim analysis of the 13 first treated patients motivates the present project application. Cancer cell heterogeneity is the main underlying reason that invasive cancer exhibits resistance and relapses following therapy. CryoIT is a unique concept because it can tackle the formidable challenge of cell heterogeneity. Dendritic cells (DCs) are the most efficient antigen-presenting cells of our body. According to CryoIT, large numbers of the patients’ own DCs are injected into the cancer tissue inside the body following cryoablation (freezing) by advanced equipment. DCs thereby can find and present to the immune system any tumor-associated antigen. Additionally, freezing creates inflammation that stimulates DCs and immune attack. The interim analysis concludes that CryoIT is safe and well tolerated and with several treatment effects as measured by radiology, circulating tumor cells and immunomonitoring. Most importantly, ultradeep DNA sequencing of the T-cell receptor revealed that NEW and robust T-lymphocyte clones formed following CryoIT. This is evidence of immune activation against the tumor. Phase I/IIA clinical trial is now planned as a BASKET trial, meaning that several different cancer types can be treated. Several possibilities to increase treatment efficiency will be approached in the present project: a) intervention at earlier stage disease; b) booster strategy with repeated DC vaccination which until now was done one time per patient; c) enhancement of the NEW immune clones by FDA-approved compounds that stimulate the immune attack and counteract immune evasion. Integrated tasks are therapeutic DC production in Bergen and establishment of model systems, including ex vivo DC and organoid cultures to test drug compounds and establish extended quality control of improved DC preparations.