Adapter-CAR-T-Zellen zur Therapie der akuten myeloischen Leukämie und leukämischer Stammzellen

• Antragsteller: Dr. Christian Seitz, seit 2/2021
• Fachliche Zuordnung: Hämatologie, Onkologie ; Kinder- und Jugendmedizin
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 411791562

• Erstellungsjahr: 2023

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Die klinische Translation Chimärer-Antigen-Rezeptor (CAR) exprimierender T-Zellen (CAR-T) zur Behandlung der Akuten Myeloische Leukämie (AML) konnte bislang nicht die Erfolge wie bei B-Zell- Malignomen erzielen. Hauptgründe hierfür sind die hohe inter- und intratumorale Heterogenität der Antigenexpression sowie die promiskuitive Expression potenzieller Zielantigene auf lebenswichtigen Geweben. Um diese Limitationen zu adressieren, haben wir die AdapterCAR-T (AdCAR-T) Plattform entwickelt. AdCAR-T können nur in Anwesenheit von spezifischen Biotin-konjugierten Adaptermolekülen (AMs), welche die antigenspezifische Bindung von AdCAR-T und Zielzelle vermitteln, aktiviert werden. Dies ermöglicht die qualitative und quantitative Kontrolle der CAR-T Funktion, was die Sicherheit der Therapie verbessert (Ein-/Aus-Schalter) sowie die Kombination mehrerer Zielantigene um der Resistenzentwicklung durch Selektion antigen-negativer Zellen zu verhindern. Das übergeordnete Ziel dieser Studie war es, die Anwendbarkeit der AdCAR-T Plattform zur Therapie der AML zu evaluieren. Hierzu wurde die Expression potentieller Zielantigene auf primären kindlichen AML Proben sowie Zelllinien untersucht. Die höchste Expression konnte für CD33, CD38 und CD371 (CLL1) gezeigt werden. Die Analyse der Koexpression von Antigenen zeigten deutliche inter- und intratumorale Heterogenität. Zur funktionellen Untersuchung wurden AMs gegen 20 Zielantigene generiert und deren antigenspezifische Effizienz in vitro und in vivo gezeigt. In Antigenverlust-Modellen konnte in vitro und in vivo zeigen, ,dass Kombinationsbehandlungen (2 bis 5 AMs) auch heterogene Leukämien effizient behandeln können. Untersuchungen in Patienten:innen-abgeleiteten Mausmodellen (PDX) zeigten eine deutliche Plastizität der Antigenexpression unter CAR-T Therapie, welche zur Antigen Evasion führt und eine Kombinationsbehandlung erforderlich macht. Als eine neue Strategie des Targetings promiskuitiver Antigene konnte gezeigt werden, dass AdCAR-T in der Lage sind Zielzellen durch Integration komplexer Antigenexpressionsprofile differenziell zu eliminieren. Um zusätzliche AML-assoziierte Resistenzmechanismen gegen CAR-T-Zellen zu identifizieren, wurde die Expression von Immuncheckpoint-Liganden auf primären kindlichen AML Proben sowie Zelllinien untersucht. Dabei konnte die Expression der TIGIT-Liganden CD112 und CD155 sowie HLA-DR auf naiven Blasten sowie die Induktion der Expression von PD-L1 durch AdCAR-T gezeigt werden. CRISPR/Cas9-induzierter Knockout von TIGIT in primären AdCAR-T-Zellen führte zu einer deutlichen Steigerung deren antileukämen Aktivität. Zusammengefasst zeigen unsere Ergebnisse deutlich das Potential der AdCAR-T Plattform um die besonderen Gegebenheiten in der Behandlung der AML zu adressieren, insbesondere durch ein verbessertes Sicherheitsprofil (Ein-/Aus-Schalter) sowie der Möglichkeit individueller kombinatorischer Behandlung. Klinische Studien sind für 2024 in Vorbereitung.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Combinatorial Targeting of Multiple Shared Antigens By Adapter-CAR-T Cells (aCAR-Ts) Allows Target Cell Discrimination and Specific Lysis Based on Differential Expression Profiles. Blood, 132(Supplement 1), 4543-4543.
  Seitz, Christian M.; Kieble, Verena; Illi, Clara; Reiter, Selina; Grote, Stefan; Mittelstaet, Joerg; Lock, Dominik; Kaiser, Andrew; Schleicher, Sabine; Handgretinger, Rupert; Lang, Peter & Schlegel, Patrick
  
• Novel adapter CAR-T cell technology for precisely controllable multiplex cancer targeting. OncoImmunology, 10(1).
  Seitz, Christian M.; Mittelstaet, Joerg; Atar, Daniel; Hau, Jana; Reiter, Selina; Illi, Clara; Kieble, Verena; Engert, Fabian; Drees, Britta; Bender, Giulia; Krahl, Ann-Christin; Knopf, Philipp; Schroeder, Sarah; Paulsen, Nikolas; Rokhvarguer, Alexander; Scheuermann, Sophia; Rapp, Elena; Mast, Anna-Sophia; Rabsteyn, Armin; ... & Schlegel, Patrick
  
• Adapter CAR T Cell Therapy for the Treatment of B-Lineage Lymphomas. Biomedicines, 10(10), 2420.
  Atar, Daniel; Mast, Anna-Sophia; Scheuermann, Sophia; Ruoff, Lara; Seitz, Christian Martin & Schlegel, Patrick