Active STAT5 promotes long‐lived cytotoxic CD8 T cells that 

induce regression of autochthonous mouse melanoma.

SITC 2011

Grégory Verdeil

No relationships to disclose

‐ Short‐lived CD8 T cells, poor tissue infiltration‐ High doses of IL‐2 = systemic action of IL‐2 (side effects) 

T cell adoptive transfer for cancer immunotherapy

Reinfuse post-lymphodepletionHigh dose IL-2

TCR

CD3

pMHCagonist

APC

Verdeil et al. Journal of Immunology 2006

1

TATA

Pol II

GASAP-1

NF‐B

STAT5

STAT5

P

c

JAK1 JAK3

2

Sustained expression of genes implicated in survival and cytolysis

CD8 T cells

P

Activation of IL2/STAT5 sustains CD8 T cells effector functions

Naïve  TCR transgenicCD8 T cell (TCRP1A)

Cytotoxic CD8 T cells

Expansion / differentiation

APC

Retroviral transduction of TCR transgenic CD8 T 

cells

Use of STAT5CA to increase tumor elimination by CD8 T cells

Safety

Day 

Day 21 in Immunocompetent hosts

0 102 103 104 105

0

102

103

104

105

20

LN

Spleen

Lung

GFP

CD8

0 102 103 104 105

0

102

103

104

105

Liver

3.1Hostcells

TCRP1ASTAT5CA

0 102 103 104 105

0

102

103

104

105

60

0 102 103 104 105

0

102

103

104

105

71

Lymphoidorgans

Non‐lymphoidorgans

Preferential expansion and tissue‐homing of STAT5CA ‐T cells

STAT5CAGFP

GFP

Day 0 Day 18

WT B10D2(immunocompetent)

0.1

1

10

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Days after transfer

% of C

D8 GFP+ am

ong PB

Ls

1001 00010 000

STAT5CA expressing T cells are maintained at a quiescent G0 state

Days after transferin Rag‐1°/° hosts

control TCRP1A effector

STAT5CA TCRP1A  effector

STAT5CA TCRP1A effctor

68.74.2

20.8

24.21.1

71.6

98.10.1

1.2

d3 d3 d14 Days after transferin Rag‐1°/° hosts

7AAD

BrdU

S

G0/G1 G2/M

BrdU injected ip 24h before analysis

Rag-/-(immunodeficient)

Inducible melanoma model (TIRP mice)

Huijbers et al. Cancer research 2006;Soudja et al. Cancer research 2010

Amela Aggressive

P1A+

In melanocytesHRasG12V onP1A cancer‐germline Ag onInk4a/Arf  off

36%143 days of latency

WT(immunocompetent)

The adaptive immune system controls tumor growth in TIRP mice. 

72%82 days of latency

P1A+

In melanocytesHRasG12V onP1A cancer‐germline Ag onInk4a/Arf  off

Rag-/- (immunodeficient)

Amela tumors are strongly immunosuppressive

Positive controlAmela tumor

Loss of functionnal properties

VEGF

IL‐10

IL‐6

CD11b Gr1

Arginase‐1+Cox‐2+

Myeloid Derived Suppressor Cells

G‐CSF

Endogenous CD8 T cells have an

exhausted phenotypeInside the tumor

Immunosuppressive environment

Expression of inhibitory receptors

Naïve  TCR transgenicCD8 T cell (TCRP1A)

Cytotoxic CD8 T cells

Expansion / differentiation

APC

Retroviral transduction of CD8 T cells to express 

STAT5CA

Use of STAT5CA to increase tumor elimination by CD8 T cells

P1A+

HRasG12V onP1A cancer‐germline Ag onInk4a/Arf  off

Rag-/- (immunodeficient)

7 days post‐treatment

STAT5CA expressing T cells induce melanoma regression in Rag‐/‐ TiRP mice

Grange et al. Cancer research in press

STAT5CA‐T cells remain active in the melanoma immunosuppresive environment

TILs

CD8

FSC‐A

GzmB

TCRP1A‐STAT5CA1x106

TCRP1AGFP 1x106

TCRP1AGFP 7x106

Grange et al. Cancer research in press

TILs analysis

TCRP

1AeTC‐STAT

5CA

TCRP

1A eTC

TCRP

1A eTC

+ IL‐2c

STAT5CA T cells are more efficient than IL‐2 complexes to induce tumor regression

immunocompetent

Luc+ transplanted melanoma

Grange et al. Cancer research in press

EndogenousTCs

Transferred TCRP1A TCs

Conclusions

-STAT5CA transduced T cells show high cytolytic potential and capacity to migrate into tissues/tumors

- STAT5CA transduced T cells remain dependent on the presence of the antigen for restimulation

- STAT5CA transduced T cells induce strong regression of an autochthonous melanoma with high immunosuppressive properties

- What are the mechanisms involved in resistance of STAT5CA transduced T cells to immunosuppression?

CIMLAnne-Marie Schmitt-Verhulst’s Lab

Nathalie Auphan-AnezinMagali GrangeMichel Buferne

Marielle MelloMarilyn Giordano

Annick GuimezanesAmandine MasClaude Boyer

Pierre Mouchacca

Saïdi M’homa SoudjaMaria Wehbe

T cell adoptive transfer for cancer immunotherapy

STAT5-CA ?No need of IL‐2 injections= Targeted action on CD8 Te 

Long‐lived CD8 Te (>d140) Tissue infiltrationFor safety: coupling to a suicide gene

NaïveCD8 TC

Antigenpriming

Early CD8 effector TC

Lymphoid organs Peripheral Tissues

Full CD8 effector TC

CD62L-

CCR7-

IL-7Rα-

IL-2Rα+CD44+IL-2Rβ+GzmBhi

KLRG1++

Central memory CD8 TC

CD62L+

CCR7+

IL-7Rα+

CD44 +IL-2Rβ +IL-2Rα _

GzmBlo

KLRG-1-

Inducible functionsHigh replicative potential

Lymphoïd organs

EffectorMemory CD8 TC

CD62L-

CCR7-

IL-7Rα-

CD44 +IL-2Rβ +IL-2Rα _

GzmBhi

KLRG-1+

Immediate functionsPoor replicative potential

Tissue Homing

+Stat5*

Memory CD8 eTC-STAT5CA

CD62L-

CCR7-

IL-7Rα-

CD44+IL-2Rβ+IL-2Rα +GzmBhi

KLRG-1-

Tissue Homing Immediate functionsHigh replicative potential

Immediate functionsShort-lived

Tissue Homing

Recipients = LysoM eGFP Ly5.1 B10.D2

D0: 106T429‐luc retro‐peritoneal 

TCRP1A Te (106 cells)

TCRP1ASTAT5CA Te (106 cells)

Day 21

Adoptive TransferDay 24 Day 24+1 Day 24+7 Day 24+10

analysis

STAT5CA TCRP1A CD8 T cells also reject a P1A+ melanoma in immunocompetent hosts

STAT5CA expressing CD8 T cells show a higher expansion and tumor infiltration than non manipulated CD8 Te counterparts

TCRP1Aeffectors

TCRP1ASTAT5CAeffectors

Host CD8 TLGzmB

No Ph emission but small residual tumor

CRP1A CD8 eTC‐STAT5CAnduce regression of a1A+ transplanted melanoma in 

immuno‐competent hosts

TCRP1A eTC‐STAT5CA i.v.Or TCRP1A eTCOr TCRP1A eTC + IL‐2c (day+1;+2;+3;+5;+7;+9)

Monitoring of tumor growth by bioluminescence

Day 0

Analysis day +11 post‐ adoptive transfer

LysoM‐eGFP B10.D2

TCRP1A CD8 eTC‐STAT5CA show a higher intra‐tumor accumulation than non manipulated CD8 eTC, even when coupled to IL‐2c infusions.

TILs analysisAdoptive therapy in mice bearing a transplanted melanoma

TCRP

1AeTC‐STAT

5CA

TCRP

1A eTC

TCRP

1A eTC

+ IL‐2c

Transferred TCs EndogenousTCs

TCRP1A eTC‐STAT5CA

TCRP1A eTCTCRP1A eTC + IL‐2c

Compared to endogenous CD8 TILs, TCRP1A eTC‐STAT5CA expressed higher levels of GzmB and responded efficiently to recall restimulation.

Transfer of TCRP1A eTC‐STAT5CA Transfer of TCRP1A eTC Transfer of TCRP1A eTC + IL‐2c

Current adoptive therapies use highly differentiated effector CD8 T cells

ex vivo expansion 

T cell culture + IL‐2 + Ag High number of T cells

with high doses of IL‐2= systemic action of IL‐2/dise effects (including on Tregs)

Short‐lived CD8 Te (up to d14)Poor tissue infiltration

T cell culture +STAT5CA

STAT5CA based adoptive therapies promote less-differentiated and long-lived effector CD8 T cells

Low number of T cellsNo need of IL‐2 injections= Targeted action on CD8 Te 

Long‐lived CD8 Te (>d140) Tissue infiltrationFor safety: coupling to a suicide gene

(From Rosenberg et al)

No further expansion 

21

<YOUR NAME HERE>

The following relationships exist related to this presentation:

<No Relationships to Disclose>

<OR>

<COMPANY X, Received, Role (i.e. BMS, Honorarium, Speaker)><COMPANY Y, Received, Role (i.e. Pfizer, Salary, Employee)>

STAT5CA expressing CD8 T cells have a T effector memory phenotype

MOMA B220 GFP

In correlation with CCR7 down‐modulation, STAT5CA  transduced T cells are found in the red pulp(d6 after transfer in B10D2 syngenic mice, spleen)

100 101 10 2 10 3 1040

20

40

60

80

100

10 0 10 1 10 2 10 3 10 40

20

40

60

80

100

100 101 102 103 1040

20

40

60

80

100

CD122100 101 102 10 3 10 4

0

20

40

60

80

100

CD127100 101 10 2 10 3 10 4

0

20

40

60

80

100

CD25

CD44 GzmB

100 101 10 2 10 3 10 40

20

40

60

80

100

CD62L CCR70 10 2 10 3 10 4 10 5

0

20

40

60

80

100

CD8 Tn

TCRP1ASTAT5CA Te (d41)TCRP1ATe (d41)

Splenocytes

Inducible melanoma model (TiRP mice)

Inducible melanomaP1A+

TiRP mice

HRasG12V onP1A cancer‐germline Ag onInk4a/Arf  off

Huijbers et al.2006; Soudja et al. 2010

Mela (pigmented)

Amela

(unpigmented)

Incidence

(Number/%)

29

(8.0 %)

94

(26.0 %)

Latency (days)

159 + 22

163 + 17

Growth

(mm3/day)

12 + 8

98 + 19

Amela 

AggressiveMela Slow progressing 

Effector function

+Ag peptide

Day 3 Day 7Day 3Day 0

+Ag peptide

+Ag peptide

Day 7Day 3

Les tumeurs Amela sont associées à l’ inflammation

Mela Amela

SérumMultiplex

TiRP-/-

traitées au 4OH

ELISA

MelaAmela

0

5

10

15

20

25

*

*

***

***

**

**ns

*

**

Ratio

compa

réau

x so

uris c

ontr

ôles

IL-1α IL-1βIL-2 IL-4 IL-5 IL-6 IL-10IL-12 IL-13 IL-17 FGFGM-CSF G-CSF VEGF KC MCP-1 MIP1γ MIG IP10 INFγ TNFα

*

M’homa Soudja S. Wehbe M. Mas A. 2009

Les tumeurs Amela sont associées à l’ inflammation

Mela Amela

SérumMultiplex

TiRP-/-

traitées au 4OH

ELISA

MelaAmela

0

5

10

15

20

25

*

*

***

***

**

**ns

*

**

Ratio

compa

réau

x so

uris c

ontr

ôles

IL-1α IL-1βIL-2 IL-4 IL-5 IL-6 IL-10IL-12 IL-13 IL-17 FGFGM-CSF G-CSF VEGF KC MCP-1 MIP1γ MIG IP10 INFγ TNFα

*

Mobilisation M’homa Soudja S. Wehbe M. Mas A. 2009

Les tumeurs Amela sont associées à l’ inflammation

Mela Amela

SérumMultiplex

TiRP-/-

traitées au 4OH

ELISA

MelaAmela

0

5

10

15

20

25

*

*

***

***

**

**ns

*

**

Ratio

compa

réau

x so

uris c

ontr

ôles

IL-1α IL-1βIL-2 IL-4 IL-5 IL-6 IL-10IL-12 IL-13 IL-17 FGFGM-CSF G-CSF VEGF KC MCP-1 MIP1γ MIG IP10 INFγ TNFα

*

RecrutementM’homa Soudja S. Wehbe M. Mas A. 2009

MelaAmela

0

5

10

15

20

25

*

*

***

***

**

**ns

*

**

Ratio

compa

réau

x so

uris c

ontr

ôles

IL-1α IL-1β IL-2 IL-4 IL-5 IL-6 IL-10 IL-12 IL-13 IL-17 FGFGM-CSF G-CSF VEGF KC MCP-1 MIP1γ MIG IP10 INFγ TNFα

*

Les tumeurs Amela sont associées à l’ inflammation

Mela Amela

SérumMultiplex

TiRP-/-

traitées au 4OH

ELISA

Polarisation de la réponse immunitaire (Th2/Th17) M’homa Soudja S. Wehbe M. Mas A. 2009

Grégory Verdeil

Active STAT5 promotes long‐lived cytotoxic CD8 T cells that induce regression of autochthonous mouse melanoma.

No relationships to disclose