Abstract

Gut microbiota composition influences the clinical benefit of immune checkpoints in patients with advanced cancer but mechanisms underlying this relationship remain unclear. Molecular mechanism whereby gut microbiota influences immune responses is mainly assigned to gut microbial metabolites. Short-chain fatty acids (SCFA) are produced in large amounts in the colon through bacterial fermentation of dietary fiber. We evaluate in mice and in patients treated with anti-CTLA-4 blocking mAbs whether SCFA levels is related to clinical outcome. High blood butyrate and propionate levels are associated with resistance to CTLA-4 blockade and higher proportion of Treg cells. In mice, butyrate restrains anti-CTLA-4-induced up-regulation of CD80/CD86 on dendritic cells and ICOS on T cells, accumulation of tumor-specific T cells and memory T cells. In patients, high blood butyrate levels moderate ipilimumab-induced accumulation of memory and ICOS + CD4 + T cells and IL-2 impregnation. Altogether, these results suggest that SCFA limits anti-CTLA-4 activity.

The gut microbiota has been reported to regulate the efficacy of cancer therapy. Here, the authors show that short-chain fatty acids, which are generated through bacterial fermentation, increases immune tolerance leading to resistance to anti-CTLA-4 immunotherapy in mice and patients with metastatic melanoma.

Details

Title
Systemic short chain fatty acids limit antitumor effect of CTLA-4 blockade in hosts with cancer
Author
Coutzac Clélia 1   VIAFID ORCID Logo  ; Jean-Mehdi, Jouniaux 2 ; Paci, Angelo 3   VIAFID ORCID Logo  ; Schmidt, Julien 4 ; Mallardo Domenico 5   VIAFID ORCID Logo  ; Seck Atmane 6 ; Asvatourian Vahe 7 ; Cassard Lydie 8   VIAFID ORCID Logo  ; Saulnier, Patrick 9 ; Lacroix Ludovic 9 ; Paul-Louis, Woerther 10 ; Vozy Aurore 8 ; Naigeon Marie 8 ; Nebot-Bral Laetitia 11 ; Desbois Mélanie 12   VIAFID ORCID Logo  ; Simeone Ester 5 ; Mateus, Christine 13 ; Boselli, Lisa 14 ; Grivel, Jonathan 14 ; Soularue Emilie 15 ; Lepage, Patricia 16   VIAFID ORCID Logo  ; Carbonnel Franck 17 ; Ascierto Paolo Antonio 5   VIAFID ORCID Logo  ; Robert, Caroline 18   VIAFID ORCID Logo  ; Chaput Nathalie 19   VIAFID ORCID Logo 

 Laboratoire d’Immunomonitoring en Oncologie, Université Paris-Saclay, Institut Gustave Roussy, Inserm, CNRS, Analyse moléculaire, modélisation et imagerie de la maladie cancéreuse, Villejuif, France; Université Paris-Saclay, Faculté de Médicine, Le Kremlin Bicêtre, France (GRID:grid.460789.4) (ISNI:0000 0004 4910 6535); Faculté de Médicine, Université Paris-Descartes, Paris, France (GRID:grid.11843.3f) (ISNI:0000 0001 2157 9291); Assistance Publique-Hôpitaux de Paris, Hôpital Européen Georges Pompidou, Département de Gastroentérologie et Oncologie Digestive, Paris, France (GRID:grid.50550.35) (ISNI:0000 0001 2175 4109) 
 Laboratoire d’Immunomonitoring en Oncologie, Université Paris-Saclay, Institut Gustave Roussy, Inserm, CNRS, Analyse moléculaire, modélisation et imagerie de la maladie cancéreuse, Villejuif, France (GRID:grid.50550.35); Université Paris-Saclay, Faculté de Médicine, Le Kremlin Bicêtre, France (GRID:grid.460789.4) (ISNI:0000 0004 4910 6535) 
 Vectorologie et thérapeutiques anticancéreuses, Université Paris-Saclay, Institut Gustave Roussy, CNRS, Villejuif, France (GRID:grid.460789.4); Pharmacology and Drug Analysis Department, Institut Gustave Roussy, Villejuif, France (GRID:grid.460789.4); Faculté de Pharmacie, Université Paris-Saclay, Chatenay-Malabry, France (GRID:grid.5842.b) (ISNI:0000 0001 2171 2558) 
 Laboratoire d’Immunomonitoring en Oncologie, Université Paris-Saclay, Institut Gustave Roussy, Inserm, CNRS, Analyse moléculaire, modélisation et imagerie de la maladie cancéreuse, Villejuif, France (GRID:grid.5842.b); Université Paris-Saclay, Faculté de Médicine, Le Kremlin Bicêtre, France (GRID:grid.460789.4) (ISNI:0000 0004 4910 6535) 
 Instituto Nazionale Tumori- IRCCS –Fondazione G. Pascale, Unit of Melanoma, Cancer Immunotherapy and Development Therapeutics, Napoli, Italia (GRID:grid.417893.0) (ISNI:0000 0001 0807 2568) 
 Vectorologie et thérapeutiques anticancéreuses, Université Paris-Saclay, Institut Gustave Roussy, CNRS, Villejuif, France (GRID:grid.417893.0); Pharmacology and Drug Analysis Department, Institut Gustave Roussy, Villejuif, France (GRID:grid.417893.0) 
 Biostatistics and Epidemiology Unit, Institut Gustave Roussy, Villejuif, France (GRID:grid.417893.0); UVSQ, Inserm, CESP, Université Paris-Saclay, Villejuif, France (GRID:grid.463845.8) (ISNI:0000 0004 0638 6872) 
 Laboratoire d’Immunomonitoring en Oncologie, Université Paris-Saclay, Institut Gustave Roussy, Inserm, CNRS, Analyse moléculaire, modélisation et imagerie de la maladie cancéreuse, Villejuif, France (GRID:grid.463845.8) 
 Genomic platform Molecular Biopathology unit and Biological Resource Center, Université Paris-Saclay, Institut Gustave Roussy, Inserm, CNRS, Analyse moléculaire, modélisation et imagerie de la maladie cancéreuse, Villejuif, France (GRID:grid.463845.8) 
10  Microbiology unit, Institut Gustave Roussy, Department of Medical Biology and Pathology, Villejuif, France (GRID:grid.463845.8) 
11  Université Paris-Saclay, Faculté de Médicine, Le Kremlin Bicêtre, France (GRID:grid.460789.4) (ISNI:0000 0004 4910 6535); Stabilité génétique et oncogenèse, Université Paris-Saclay, Institut Gustave Roussy, CNRS, Villejuif, France (GRID:grid.493856.5) (ISNI:0000 0004 0480 0128) 
12  Laboratoire d’Immunomonitoring en Oncologie, Université Paris-Saclay, Institut Gustave Roussy, Inserm, CNRS, Analyse moléculaire, modélisation et imagerie de la maladie cancéreuse, Villejuif, France (GRID:grid.493856.5) 
13  Department of Medicine, Institut Gustave Roussy, Dermatology Unit, Villejuif, France (GRID:grid.417893.0) 
14  Laboratoire d’Immunomonitoring en Oncologie, Université Paris-Saclay, Institut Gustave Roussy, Inserm, CNRS, Analyse moléculaire, modélisation et imagerie de la maladie cancéreuse, Villejuif, France (GRID:grid.417893.0) 
15  Laboratoire d’Immunomonitoring en Oncologie, Université Paris-Saclay, Institut Gustave Roussy, Inserm, CNRS, Analyse moléculaire, modélisation et imagerie de la maladie cancéreuse, Villejuif, France (GRID:grid.417893.0); Université Paris-Saclay, Faculté de Médicine, Le Kremlin Bicêtre, France (GRID:grid.460789.4) (ISNI:0000 0004 4910 6535); Assistance Publique-Hôpitaux de Paris, Hôpital du Kremlin Bicêtre Department of Gastroenterology, Le Kremlin Bicêtre, France (GRID:grid.50550.35) (ISNI:0000 0001 2175 4109) 
16  Micalis Institute, Université Paris-Saclay, INRAE, AgroParisTech, Jouy-en-Josas, France (GRID:grid.462293.8) (ISNI:0000 0004 0522 0627) 
17  Université Paris-Saclay, Faculté de Médicine, Le Kremlin Bicêtre, France (GRID:grid.460789.4) (ISNI:0000 0004 4910 6535); Assistance Publique-Hôpitaux de Paris, Hôpital du Kremlin Bicêtre Department of Gastroenterology, Le Kremlin Bicêtre, France (GRID:grid.50550.35) (ISNI:0000 0001 2175 4109) 
18  Université Paris-Saclay, Faculté de Médicine, Le Kremlin Bicêtre, France (GRID:grid.460789.4) (ISNI:0000 0004 4910 6535); Department of Medicine, Institut Gustave Roussy, Dermatology Unit, Villejuif, France (GRID:grid.460789.4) 
19  Laboratoire d’Immunomonitoring en Oncologie, Université Paris-Saclay, Institut Gustave Roussy, Inserm, CNRS, Analyse moléculaire, modélisation et imagerie de la maladie cancéreuse, Villejuif, France (GRID:grid.460789.4); Faculté de Pharmacie, Université Paris-Saclay, Chatenay-Malabry, France (GRID:grid.5842.b) (ISNI:0000 0001 2171 2558); Stabilité génétique et oncogenèse, Université Paris-Saclay, Institut Gustave Roussy, CNRS, Villejuif, France (GRID:grid.493856.5) (ISNI:0000 0004 0480 0128) 
Publication year
2020
Publication date
2020
Publisher
Nature Publishing Group
e-ISSN
20411723
Source type
Scholarly Journal
Language of publication
English
ProQuest document ID
2397226901
Copyright
© The Author(s) 2020. This work is published under http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ (the “License”). Notwithstanding the ProQuest Terms and Conditions, you may use this content in accordance with the terms of the License.