Analysis of the immunological infiltrate in response to a DNA vaccine in preclinicals models of Pancreatic Ductal Adenocarcinoma

Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDA) is one of the most lethal forms of cancer and is characterized by rapid progression, invasiveness, and resistance to treatment; it is currently the seventh leading cause of cancer death worldwide and is expected to become the second leading cause of cancer related death by 2030. At clinical presentation, 50% of patients already have metastatic disease, 30-35% of patients have locally advanced unresectable tumors, and only 15-20% of patients are eligible for surgery. Therefore, it is necessary to develop new therapeutic approaches to counteract this dismal disease. The active branch of the tumor immunotherapy is mostly based on the de-regulated presence of tumor associated antigens (TAAs) in cancer cells compared to normal tissues, and on the ability of the immune system to recognize them and to induce a specific immune response. Recently, with the continued development of new laboratory techniques, many types of TAAs have been identified in many types of cancers, ENO1 has been for PDA. ENO1 is a multifunctional protein that acts mainly as glycolytic enzyme but also as plasminogen receptor when expressed on bacteria or tumor cells, thus playing a critical role in cancer proliferation, spreading and metastasis. In earlier studies it was shown that the administration of first generation ENO1 vaccine in mice genetically modified to spontaneously develop PDA (KPC mouse) was able to reactivate the immune system against tumor cells. Through further studies, the most immunogenic epitopes of ENO1, containing only the six ENO1 sequences that were found to be most efficient in activating T lymphocytes, were identified and sequentially cloned in a pVax vector to obtain the second-generation DNA vaccine, namely ENO3PEP. The aim of this thesis was to analyze the tumor infiltrate of KPC mice following vaccination with ENO3PEP. The analysis demonstrated a further increase in both CD4+ and CD8+ lymphocytes compared to ENO1, an increase in the percentage of macrophages, more specifically an increase in the percentage of M1 macrophages (CD80+) associated with a pro-inflammatory and anti-tumoral immune response activity and a decrease in the percentage of M2 (CD163+) macrophages associated with an anti-inflammatory and pro-tumoral immune response

L'adenocarcinoma duttale del pancreas (PDA) è una delle forme più letali di cancro ed è caratterizzato da rapida progressione, invasività e resistenza al trattamento; attualmente è la settima causa di morte per cancro a livello mondiale e si prevede che diventerà la seconda causa di morte per cancro entro il 2030. Alla presentazione clinica, il 50% dei pazienti ha già una malattia metastatica, il 30-35% dei pazienti ha tumori localmente avanzati non resecabili e solo il 15-20% dei pazienti è idoneo alla chirurgia. Pertanto, è necessario sviluppare nuovi approcci terapeutici per contrastare questa triste malattia. Il ramo attivo dell'immunoterapia tumorale si basa principalmente sulla presenza sregolata di antigeni associati al tumore (TAA) nelle cellule tumorali rispetto ai tessuti normali e sulla capacità del sistema immunitario di riconoscerli e di indurre una risposta immunitaria specifica. Recentemente, con il continuo sviluppo di nuove tecniche di laboratorio, sono stati identificati molti tipi di TAA in molti tipi di tumori, ENO1 lo è stato per la PDA. ENO1 è una proteina multifunzionale che agisce principalmente come enzima glicolitico ma anche come recettore del plasminogeno quando viene espressa su batteri o cellule tumorali, svolgendo così un ruolo critico nella proliferazione, diffusione e metastasi del cancro. In studi precedenti è stato dimostrato che la somministrazione di un vaccino ENO1 di prima generazione in topi geneticamente modificati per sviluppare spontaneamente la PDA (topo KPC) era in grado di riattivare il sistema immunitario contro le cellule tumorali. Attraverso ulteriori studi, sono stati identificati gli epitopi più immunogenici di ENO1, contenenti solo le sei sequenze di ENO1 che sono risultate più efficienti nell'attivare i linfociti T, e sono stati clonati in sequenza in un vettore pVax per ottenere il vaccino a DNA di seconda generazione, ovvero ENO3PEP. Lo scopo di questa tesi era analizzare l'infiltrato tumorale di topi KPC dopo la vaccinazione con ENO3PEP. L'analisi ha dimostrato un ulteriore aumento dei linfociti CD4+ e CD8+ rispetto a ENO1, un aumento della percentuale di macrofagi, in particolare un aumento della percentuale di macrofagi M1 (CD80+) associati a un'attività di risposta immunitaria pro-infiammatoria e anti-tumorale e una diminuzione della percentuale di macrofagi M2 (CD163+) associati a una risposta immunitaria anti-infiammatoria e pro-tumorale.