T-Zell dirigierte Enzym/Prodrug Therapie (TDEPT) kombiniert adoptive T-Zell Therapie solider Tumoren mit Tumor-spezifischer Chemotherapie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ziel des Forschungsvorhabens war die Erforschung der Strategie, Antigen-negative Tumorzellen innerhalb eines heterogenen Tumors, welche von CAR-T-Zellen nicht erkannt werden, durch eine sekundäre T-Zell dirigierte Enzym/Prodrug Therapie (TDEPT) zu eliminieren. Dazu sollten zytotoxische T-Zellen zusätzlich zu ihrem Tumorantigen-spezifischen CAR mit einer Expressionskassette für bakterielle Cytosin Deaminase (bCD) ausgestattet werden. Von lokal am Tumor amplifizierten CAR-T-Zellen sezerniertes bCD sollte dann systemisch verabreichtes nicht-toxisches 5-Fluorocytosin (5-FC) lokal zu zytotoxischem 5-Fluorouracil konvertieren, welches verbliebene Antigen-negative und positive Tumorzellen eliminieren kann. Eine human codon-optimierte hyperaktive Mutante von bCD (bCD1525) wurde via retroviralem Transfer erfolgreich in T-Zellen eingebracht. Die mit bCD1525 modifizierten T-Zellen sezernierten das Prodrug-konvertierende Enzym erfolgreich in den Überstand: Tumorzellen, welche mit der Kombination aus dem Überstand der modifizierten T-Zellen sowie der Prodrug 5-FC kultiviert wurden, wurden spezifisch eliminiert. Daraufhin wurde die cDNA des hyperaktiven bCD-Enzyms mithilfe einer P2A-Spaltsequenz mit der cDNA eines CEA-Antigen-spezifischen CAR verknüpft, um in T-Zellen eine Koexpression der beiden Proteine zu vermitteln. Die mit dem bicistronischen Vektor generierten "bifunktionalen" T-Zellen sezernierten funktionell nachweisbares (in Kombination mit der Prodrug 5-FC zytotoxisches) bCD1525 in den Überstand. Anschließend wurden die "bifunktionalen" CEA-spezifischen CAR-T-Zellen mit einer 1:1-Mischung aus CEA-Antigen-positiven und -negativen Tumorzellen kultiviert. Ohne Prodrug wurden wie erwartet 50 % der Tumorzellen abgetötet. Bei Zugabe der Prodrug 5-FC wurden 90 % der Mischung eliminiert, was den gewünschten additiven zytotoxischen Effekt der sekundären Enzym/Prodrug Therapie in vitro belegte. Im Anschluss sollte das TDEPT-Prinzip in vivo bestätigt werden. Dazu wurden immundefizienten NOD-scid IL2Rg null-(NSG-)Mäusen subkutan CEA-positive MC38-Tumorzellen verabreicht. Die NSG-Mäuse wurden nach 7 Tagen mit bifunktionellen oder als Kontrolle nur CAR-transduzierten T-Zellen behandelt. Im weiteren Verlauf wurde den Versuchstieren alle drei Tage entweder PBS oder PBS mit der Prodrug 5-FC intraperitoneal verabreicht. Leider zeigte sich im Mausmodell keine signifikante Reduktion des Tumorwachstums, weder bei Behandlung mit Positiv-Kontrollen (CEA-spezifische CAR-T-Zellen), noch bei Gabe von bispezifischen CAR-T-Zellen. Auch in folgenden Tierversuchen mit weiteren murinen und humanen CEA-positiven Tumorzelllinien zeigten die Kontroll-CAR-T-Zellen mit CEA-CAR keine antitumorale Aktivität. Mangels robustem Tiermodell für die CEA-spezifische CAR-T-Zelltherapie konnte das TDEPT-Konzept trotz vielversprechender in vitro Ergebnisse daher nicht in vivo bestätigt werden und die Daten somit leider nicht publiziert werden. Die Frage, ob durch das TDEPT-Konzept eine verbesserte CAR-T-Zelltherapie von Tumoren mit heterogener Antigen-Expression ermöglicht werden kann, bleibt daher weiter unbeantwortet.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
-
Design and Characterization of an "Allin-One" Lentiviral Vector System Combining Constitutive Anti-GD2 CAR Expression and Inducible Cytokines. Cancers (Basel). 2020;12(2):375
Zimmermann, Katharina; Kuehle, Johannes; Dragon, Anna Christina; Galla, Melanie; Kloth, Christina; Rudek, Loreen Sophie; Sandalcioglu, I. Erol; Neyazi, Belal; Moritz, Thomas; Meyer, Johann; Rossig, Claudia; Altvater, Bianca; Eiz-Vesper, Britta; Morgan, Michael Alexander; Abken, Hinrich & Schambach, Axel
