Effect of CD40 Agonist and PD-1 Antagonist combination therapy as a postoperative adjuvant in a partially CD4 depleted orthotopic mouse tongue cancer model

Abstract

OBJECTIVES: In oral squamous cell carcinoma, the expression of CD40 ligand genes, which are related to T cell immunity, is reduced in tumor-free lymph nodes of patients who died due to rapid recurrence after surgery and chemoradiotherapy. Further, the decrease in the CD40 ligand revealed a significantly poor prognosis. Thus, the status of host immunity can affect the outcome of cancer treatment. We aimed to evaluate the prognostic outcome of postoperative adjuvant therapy of CD40 agonist and/or PD1 antagonist after surgical excision of tongue cancer in the partially CD4 depleted orthotopic syngeneic mouse model, a condition similar to a deficit in CD40L. MATERIAL & METHODS: CD4 cells were partially depleted by injecting 0.05 mg of the anti-mouse CD4 clone GK1.5 into the C3H/HeN mice. To make an orthotopic syngeneic tongue cancer mouse model, a mouse squamous cell carcinoma cell line was injected into the lateral tongue of mice. This lead to the development of a tumor mass, which was removed by partial glossectomy. AndCD40 agonist and/or PD-1 antagonist therapy was performed postoperatively. Tongue tissues were harvested at the time of death and histologic evaluation, immunohistochemistry of CD8a, and programmed cell death 1 (PD-1) were performed RESULTS: CD4 depleted mice revealed faster growth in tumor volume and a shorter survival period compared to the native mice. Many CD8a positive cells were presented in the control, but not in the CD4 depleted mice. PD-1 positive cells appear to coincide with the infiltration of CD8a-positive cells. Treatment groups showed relatively slower re-growth of tumor volume and a longer survival period compared to the control group. Postoperative adjuvant therapy with CD40 agonist and PD-1 antagonist combination therapy significantly increased survival. CONCLUSIONS: CD4 depletion was closely correlated with the survival of the tongue cancer mice model. CD40 agonist and PD-1 antagonist combination therapy may be effective as a postoperative adjuvant treatment when CD4 is partially depleted.

목적: 구강편평세포암에서 T-cell 면역과 관련이 있는 CD40 리간드 유전자는 수술과 항암방사선 치료 후 빠른 재발로 사망한 환자의 림프절에서 감소되어 있다. 그리고 CD40 리간드의 감소는 유의하게 불량한 예후와 관련이 있다. 즉 환자의 면역상태는 암치료의 결과에 영향을 미치고 있다. 이에 본연구에서는 CD40 리간드가 감소되어 있는것과 유사한 상태인, 부분적인 CD4결손이 있는 동계 설암 쥐모델에서 수술 후 추가 치료로써 CD40작용제 및 PD-1 길항제 병합요법의 결과를 평가하였다. 방법: C3H/HeN 쥐에 anti-mouse CD4 clone GK1.5 0.05mg을 주입하여 부분적인 CD4 결손을 만들었다. 편평세포암을 혀에 주입하고 2-3주뒤 종양이 커지면 설암 절제술을 시행하여 종양을 제거하였다. 수술 후 CD40 작용제 나 PD-1 길항제를 각각 주입하거나 병합하여 주입하였다. 제거된 종양에서 조직을 평가하고 CD8a, programmed cell death 1 (PD-1) 면역화학 검사를 실시하였다. 결과: 부분적인 CD4 결손이 있는 쥐에서 대조군에 비해 종양이 좀 더 빠르게 자랐고 생존기간이 짧았다. 많은 CD8a 세포가 대조군에서는 보였으나 CD4 결손이 있는 쥐에서는 보이지 않았다. PD-1 세포는 CD8a 세포와 일치하여 나타났다. 수술 후 보조치료를 받은 군이 대조군에 비해 종양이 천천히 자랐으며 생존기간이 길었다. CD40 작용제 및 PD-1 길항제 병합 요법을 했을 경우 유의하게 생존율이 증가하였다. 결론: CD4결손은 설암 쥐 모델에서 생존과 관련이 있다. CD40 작용제 및 PD-1 길항제 조합 요법은 특히 감소된 CD4 T 세포 활동을 가졌을 경우 수술 후 보조 치료로써 효과를 보일 수 있다.