MicroRNA signature of tumor infiltrated CD8+ T lymphocytes under αPD-L1 immunotherapy treatment in the context of the melanoma murine model and the effects of miR-21 on the CD8+ T cells

Abstract

L’étude des microARNs (miARNs) en immuno-oncologie est devenue un sujet d’intérêt ayant le potentiel d’augmenter le rejet des tumeurs et d’aider les patients atteints du cancer. Les cellules T CD8+ ont la capacité d’éliminer les cellules cancéreuses dans une tumeur. Le sujet que j’aborde dans ce mémoire est à propos de miARNs spécifiques exprimés suite au blocage par anticorps du point de contrôle immunitaire PD-1 ou son ligand PD-L1 (anti-PD-L1 ou αPD-L1) utilisé pour traiter des tumeurs. Par le biais de l’utilisation d’un modèle de blocage des points de contrôle immunitaire (BCI) αPD-L1 dans le mélanome B16 pour des souris C57BL/6j, mon travail a identifié plusieurs miARNs dans les cellules T CD8+ infiltrant les tumeurs (TILs) dont l’expression différait entre les souris traitées et les souris non traitées. Parmi la liste des 50 miARNs identifiés, l’expression de mmu-miR-21a-5p et mmu-miR-155-5p a augmenté dans les CD8+ TILs provenant du traitement αPD-L1. Les deux miARNs augmentés dans les cellules immunitaires ciblent des régulateurs immunitaires clé tels que Transforming Growth Factor β Receptor 2 (TGFBR2) et certains autres regulateurs. Parmi les cibles intéressantes, il est possible de diminuer l’expression de Programmed Death 1 (PD-1). Au niveau de la transcription, l’expression de Pdcd1 (gène de PD-1) était réduite. Lors des analyses de cytométrie, une augmentation de PD-1 fut observée sur les cellules T CD8+ transduites avec miR-21 mimique. Cette augmentation de PD-1 a également été aperçue dans les cellules T CD8+ après le transfert de cellules OT-I transduites avec miR-21 mimique. Mon travail a montré par le transfert des cellules T CD8+ OT-I surexprimant miR-21 une régression du mélanome B16 et une augmentation de l’activité cytotoxique des cellules T CD8+. De plus, le transfert des cellules OT-I transduites avec miR-21 mimique change le phénotype des cellules T CD8+ et l’infiltration des CD4+ dans les tumeurs. Ce projet a identifié un potentiel miARN dans la régulation du blocage des points de contrôle immunitaire αPD-1.

The study of microRNAs (miRNAs) in immuno-oncology has become a topic of interest with the potential to increase tumor rejection and to help cancer patients. CD8+ T cells are the population with the ability to eliminate cancer cells within a tumor. The question that I addressed in this thesis is whether specific miRNAs are engaged by anti (α)-PD-1 immune checkpoint blockade (ICB) in the rejection of cancer. By using a model of αPD-L1 ICB in the B16 melanoma in C57BL/6j mice, my work identified several specific miRNAs in tumorinfiltrated CD8+ T cells (TILs) from treated versus untreated mice. Among 50 miRNAs, the expression of mmu-miR-21a-5p and mmu-miR-155-5p increased in CD8+ TILs from αPDL1 treatment. Importantly, the miRNAs are enriched in immune cells and target key mediators such as Transforming Growth Factor β Receptor 2 (TGFBR2) and other immune regulators. Amongst interesting targets, it could be possible to decrease the expression of Programmed Death 1 (PD-1). At the transcriptional level, the expression of Pdcd1 (PD-1 gene) was decreased. Confirmational FACS analysis showed an increase in PD-1 expression in CD8+ T cells transduced with the miR-21 mimic. This was also observed in CD8+ T cells after cell transfer of OT-I cells transduced with miR-21 mimic into mice. Also, as would be expected for a key mediated of αPD-1 ICB, my work showed that the adoptive cell transfer of OT-I T-cells with altered miR-21 was more effective against B16 melanoma and increased the cytotoxic activity of CD8+ T-cells. In addition, the transfer of OT-I cells transduced with miR-21 mimic changed the phenotype of the CD8+ T cells and the infiltration of CD4+ in the tumor. This work has identified a putative miRNA in the regulation of αPD-1 immune checkpoint blockade.