Connerotte, Thierry
[UCL]
(eng)
The identification in 1991 of antigens recognized on human tumor cells by cytolytic T lymphocytes (CTL) opened new prospects for cancer immunotherapy. Several small scale clinical trials of vaccination with MAGE antigens have been conducted in metastatic melanoma patients with measurable disease. Tumor regressions have been observed in 15-20% of the patients, and a third of these regressions corresponded to 'partial responses' or better. These clinical results are similar whatever the vaccine modality (peptide, protein, recombinant virus, or dendritic cells).
Vaccination with peptide MAGE-A3(168-176) under different modalities induced low level anti-vaccine CTL responses in the blood, reached between 10-5 and 10-3 of the CD8+ T cells. These responses were detectable after in vitro restimulation in limiting dilution condition, followed by labeling the responder cells with the HLA-A1/MAGE-A3(168-176) tetramer.
The anti-vaccine CTL responses were correlated with the tumor regressions, suggesting a causative link. It is however surprising that so few anti-vaccine CTL could by themselves eliminate one or several metastases, leading in some cases to complete remission. Several hypotheses could explain this paradox, and this work consisted in exploring two of them.
The low level anti-vaccine CTL responses could be associated to other anti-vaccine CTL responses, possibly of high magnitude, but not detectable by our methodology. Indeed, labeling the microcultures with the HLA-A1/MAGE-A3(168-176) tetramer, we were not able to detect T lymphocytes recognizing peptide MAGE-A3(168-176) presented by other HLA molecules than HLA-A1. I used two approaches to reasonably exclude this possibility: a screening of the microcultures with a cytokine secretion assay instead of a tetramer, and an in vitro assessment of the binding of peptide MAGE-A3(168-176) to other recombinant class I HLA molecules. I obtained negative results, strengthening the hypothesis that the low level anti-MAGE-A3(168-176)/HLA-A1 CTL responses detected in some patients played a crucial role in the tumor regressions.
Anti-vaccine CTL could have functional properties that could explain their anti-tumoral effect, even in low numbers. As the low blood frequencies of anti-vaccine T cells prevented robust ex vivo functional analyses, I analyzed a representative set of 15 anti-MAGE-A3(168-176)/HLA-A1 CTL clones derived from 8 melanoma patients who displayed tumor regression. Using gene expression profiling, I observed that the expression levels of about 20 genes distinguished the anti-MAGE-A3(168-176)/HLA-A1 CTL clones derived from patients vaccinated with peptide alone or with a recombinant poxvirus containing MAGE minigenes, and the anti-MAGE-A3(168-176)/HLA-A1 CTL clones derived from patients vaccinated with peptide-pulsed dendritic cells.
These results indicated that the vaccination modality with a MAGE tumor-specific antigen influences the differentiation of anti-vaccine CTL. This might impact on their capacity to trigger tumor regression. In addition they suggest that it might be important to carry out the immunological monitoring of vaccinated cancer patients with methods that do not only evaluate quantitative aspects of the response, but that can also compare the functional properties of the detected anti-vaccine T lymphocytes.
(fre)
La découverte d’antigènes tumoraux, reconnus à la surface des cellules tumorales par des lymphocytes T cytolytiques, a ouvert en 1991 de nouvelles perspectives pour l’immunothérapie anti-cancéreuse.
Plusieurs études cliniques de vaccination avec des antigènes codés par les gènes MAGE ont été
conduites chez des patients atteints de mélanome. Des régressions tumorales ont été observées dans
15-20% des cas. Un tiers d’entre elles constituent des réponses cliniques au minimum partielles. Ces
résultats cliniques sont similaires quelle que soit la modalité vaccinale (peptides, protéines, virus recombinants, cellules dendritiques).
La vaccination avec le peptide MAGE-3(168-176), administré sous différentes formes, induit de faibles réponses CTL anti-MAGE-A3(168-176)/HLA-A1 qui atteignent des fréquences entre 10-5 et 10-3 des lymphocytes T CD8+ du sang. Ces réponses ne sont donc généralement détectables qu’après
restimulation in vitro des CTL circulants en condition de dilution limite, suivie par l’analyse des
microcultures avec le tétramère HLA-A1/MAGE-A3(168-176).
Ces réponses CTL anti-vaccinales sont corrélées aux régressions tumorales. Nous en déduisons
qu’elles ont probablement joué un rôle dans les réponses cliniques survenant après vaccination. Il est surprenant que des lymphocytes T cytolytiques aussi rares puissent déclencher un processus de
régression tumorale, menant parfois à une rémission complète. Ce paradoxe apparent pourrait
s’expliquer de plusieurs manières. Mon travail a consisté à évaluer deux d’entre elles.
Ces réponses immunologiques de faible amplitude pourraient être fréquemment associées à d’autres
réponses lymphocytaires T cytolytiques contre le vaccin, potentiellement de forte amplitude, mais qui ne soient pas identifiables par notre méthodologie. En effet, par le marquage des microcultures avec le tétramère HLA-A1/MAGE-A3(168-176), nous ne pouvons pas détecter des lymphocytes T qui
reconnaîtraient le peptide vaccinal MAGE-A3(168-176) présenté par un autre HLA qu’HLA-A1. Afin
d’exclure raisonnablement cette hypothèse, j’ai utilisé deux méthodes indépendantes : analyser les
microcultures par un test de sécrétion de cytokine à la place du tétramère et tester directement la
liaison du peptide MAGE-A3(168-176) à certains HLA recombinants de classe 1. Les résultats négatifs
obtenus confortent l’hypothèse que les faibles réponses CTL anti-MAGE-A3(168-176)/HLA-A1 détectées
chez certains patients ont joué un rôle crucial dans les régressions tumorales observées.
Les lymphocytes T cytolytiques anti-vaccinaux pourraient exprimer des propriétés particulières qui
expliqueraient leur rôle dans les régressions tumorales, m��me en faible nombre. Après avoir éliminé
raisonnablement ma première hypothèse, j’ai cherché à mieux caractériser ces réponses lymphocytaires T identifiées. Leur faible amplitude m’a empêché de réaliser une étude fonctionnelle ex vivo. C’est pourquoi, j’ai réalisé mes expériences sur une batterie de 15 clones CTL anti-MAGEA3(168-176)/HLA-A1 dérivés de 8 patients qui ont présenté une régression tumorale suite à la vaccination.
Le niveau d’expression d’environ 20 gènes fut fortement différent entre les clones CTL dérivés de
patients vaccinés avec le peptide antigénique seul ou avec ALVACminiMAGE-1/3 et les clones CTL
dérivés de patients vaccinés avec des cellules dendritiques incubées avec le peptide vaccinal.
Ces résultats indiquent que la modalité de vaccination avec un antigène spécifique de tumeur influence la voie de différenciation des lymphocytes T CD8 anti-vaccinaux. Cela pourrait avoir un impact sur leur capacité à initier un rejet tumoral. De plus, cette observation suggère qu’une analyse immunologique uniquement quantitative telle que pratiquée en vaccinologie humorale est
probablement insuffisante en vaccinologie anti-tumorale.
Bibliographic reference |
Connerotte, Thierry. Le mode de vaccination des patients avec un antigène tumoral influence la différenciation des lymphocytes T CD8 anti-vaccinaux. Prom. : Coulie, Pierre |
Permanent URL |
http://hdl.handle.net/2078.1/23760 |