Synergy between antiangiogenic and immuno-therapies in breast cancer

Abstract

Angiogenesis is crucial for breast cancer growth, progression and dissemination, making it a promising therapeutic target. Given the dominant role of Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) signaling in tumor angiogenesis, the majority of clinical studies with anti-angiogenic therapies in breast cancer were based on VEGF blockade. However, lack of clinical efficacy was observed in all clinical studies with antiangiogenic therapies for breast cancer. Since angiopoietin 2 (ANG-2) has been reported to induce therapeutic resistance after VEGF-targeted therapies, breast cancer patients may benefit from a therapeutic strategy that simultaneously blocks ANG-2 and VEGF-A. Indeed, using the bispecific ANG-2/VEGF-A targeting antibody (A2V), durable inhibition of tumor progression, as well as increased survival, could be observed after dual ANG-2/VEGF-A blockade in the aggressive mouse model of breast cancer, the MMTV-PyMT transgenic mouse. Consistent with tumor inhibition, increased tumor necrosis and a drastic reduction of vascular density was observed after A2V therapy, with little evidence of tumor revascularization or resistance to therapy. Moreover, A2V led to increased perivascular coverage of the remaining tumor blood vessels, favoring vascular normalization, which is known to facilitate the development of an immunosupportive microenvironment. These findings suggested that breast cancer immunotherapy may benefit from the combination with A2V. Therefore the A2V mAb was combined with a CD40 agonistic antibody (FGK45). The combined therapeutic approach led to remarkable tumor growth inhibition in an orthotopic MMTV-PyMT model, with the achievement of cases of stable disease and further increase in tumor necrosis. Increased infiltration of CD8+ cells after FGK45 therapy, either alone or in combination with A2V, could also be observed. Of note, a correlation between the extent of tumor inhibition and increased tumor infiltration by CD8+ cells was detected, suggesting that the influx of CD8+ cells in the combination therapy-treated tumors was responsible for the remarkable anti-tumor responses observed. In summary, these results point to a significant synergistic activity of anti-ANG-2/VEGF-A and CD40 agonistic therapy in the MMTV-PyMT model of breast carcinoma. This combinatorial approach may benefit breast cancer patients, so further studies that explore the mechanistic bases of the cooperative activity of antiangiogenic and immunostimulatory therapy are warranted.

A angiogénese é um processo crucial para o crescimento, progressão e disseminação do cancro da mama, tornando-se assim um alvo terapêutico promissor. A maioria dos estudos clínicos de terapias anti-angiogénicas em cancro da mama baseiam-se na neutralização do fator de crescimento endotelial vascular (VEGF), uma vez que este apresenta um papel dominante na angiogénese tumoral. No entanto, todos os estudos clínicos baseados em terapias anti-angiogénicas têm-se revelado ineficazes no tratamento de pacientes com cancro da mama. Uma vez que a Angiopoietina 2 (ANG-2), outro fator de crescimento vascular, tem sido reportada como responsável pela resistência a terapias baseadas no bloqueio de função do VEGF, é possível que pacientes com cancro da mama beneficiem de uma estratégia terapêutica que neutralize simultaneamente ANG-2 e VEGF-A. De facto, através do uso de um anticorpo ‘biespecífico’, capaz de neutralizar tanto ANG-2 como VEGF-A e denominado A2V, observou-se uma forte inibição da progressão tumoral e aumento da sobrevivência num modelo pré-clínico de cancro da mama agressivo, baseado em ratinhos transgénicos e denominado MMTV-PyMT. Consistentemente, esta terapia levou ao aumento de necrose tumoral e a uma drástica redução na densidade vascular, sem evidência de revascularização ou resistência à terapia. A administração de A2V induziu ainda o aumento da associação entre células perivasculares (‘pericytes’) e células endoteliais dos restantes vasos sanguíneos tumorais, favorecendo a maturação e normalização vascular, o que facilita o desenvolvimento de um microambiente que suporta respostas imunológicas. Estes resultados sugeriam assim que imunoterapia em cancro da mama poderia beneficiar da combinação com A2V, tendo-se por conseguinte combinado o anticorpo A2V com o anticorpo agonista de CD40 (FGK45), no modelo ortotópico de MMTV-PyMT. Esta terapia induziu uma notável inibição do crescimento tumoral, com obtenção de casos estáveis, e aumento adicional de necrose tumoral. Observou-se ainda o aumento de infiltração de células CD8+ após terapia com FGK45, quer isoladamente ou em combinação com A2V, e uma correlação entre a extensão da inibição do tumor e o aumento da infiltração tumoral por células CD8+. Isto sugere que o influxo de células CD8+ nos tumores tratados com A2V e FGK45 foi o principal responsável pelas notáveis respostas anti-tumorais observadas. Em resumo, estes resultados apontam para uma sinergia entre a neutralização simultânea de ANG-2/VEGF-A e imunoterapia baseada em agonistas do recetor CD40, no modelo pré-clínico de cancro da mama MMTV-PyMT. Esta abordagem combinatória pode beneficiar pacientes com cancro da mama, por isso, mais estudos são necessários para explorar os mecanismos subjacentes à atividade cooperativa da terapia anti-angiogénica e a imunoterapia.