Modulation des Tumor-Mikromilieus durch CAR NK-Zellen

• Antragsteller: Professor Dr. Winfried Wels
• Fachliche Zuordnung: Hämatologie, Onkologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 413727587

Natürliche Killerzellen (NK-Zellen) spielen durch die direkte Eliminierung maligner Zellen und die Regulierung der Tumor-spezifischen adaptiven Immunantwort eine wichtige Rolle bei der Tumor-Immunabwehr. NK-Zell-Immuntherapien basieren typischerweise auf dem adoptiven Transfer allogener NK-Zellen. Zur Verstärkung ihrer antitumoralen Aktivität können NK-Zellen zudem mittels Expression chimärer Antigenrezeptoren (CAR) so modifiziert werden, dass sie Tumorzellen selektiv erkennen und abtöten. Einige dieser Ansätze sind in einem frühen Stadium der klinischen Entwicklung. Aktivierte NK-Zellen und CAR-NK-Zellen sezernieren jedoch neben pro-inflammatorischen Zytokinen wie Interferon (IFN)-Gamma auch immunregulatorisches Interleukin (IL)-10, das pro-inflammatorischen Faktoren entgegenwirken und Tumor-supprimierende Aktivitäten umgebender Immunzellen im Tumor-Mikromilieu dämpfen kann. Ziel des Projekts ist zum einen, ein besseres Verständnis der Rolle von IL-10 für die Interaktion von CAR-NK-Zellen mit umgebenden Immunzellen in soliden Tumoren zu erhalten, und zum anderen, endogene Tumor-supprimierende Mechanismen durch Modifikation des Zytokinprofils der CAR-Effektorzellen zu verstärken. Unter Nutzung kontinuierlich expandierbarer, ErbB2 (HER2)-spezifischer CAR-NK-Zellen abgeleitet von der humanen NK-Zelllinie NK-92 als klinisch relevantem Modell sollen die Konsequenzen einer IL-10-Depletion mittels inhibitorischer Antikörper und CRISPR/Cas9-vermitteltem Gen-knockout unter¬sucht werden. Dabei werden Zell-intrinsische Effekte der Depletion von IL-10 auf Wachstum, Zytotoxizität und Zytokinproduktion der CAR-NK-Zellen ebenso analysiert wie ihr Einfluss auf die Polarisierung und Reifung ko-kultivierter Makrophagen und dendritischer Zellen. Diese Zelltypen spielen eine Schlüsselrolle bei der Überwindung immunsupprimierender Effekte im Tumor-Mikromilieu und der Induktion einer Tumor-spezifischen adaptiven Immunantwort. In ähnlicher Weise soll die mögliche Verstärkung der Aktivität umgebender Immunzellen durch modifizierte CAR-NK-Zellen untersucht werden, die zusätzlich pro-inflammatorische Zytokine wie IL-12 und IL-15 ektopisch exprimieren. Nachfolgend werden solche Zytokin-exprimierende Varianten und IL-10-depletierte CAR-NK-Zellen im Vergleich zu unveränderten CAR-NK-Zellen in immunkompetenten Mausmodellen mit syngenen, ErbB2 exprimierenden Tumoren getestet. Um auch den Einfluss von NK-Zell-Faktoren auf umgebende Immunzellen humanen Ursprungs in vivo zu untersuchen, werden ähnliche Experimente in Tumor-Xenograft-Modellen in immun-defizienten Mäusen durchgeführt, die mit humanen mononukleären Zellen des peripheren Blutes transplantiert sind. Aus diesem Projekt gewonnene Erkenntnisse könnten nicht nur zur Verbesserung der adoptiven Krebs-Immuntherapie mit CAR-NK-92 Zellen genutzt werden, sondern auch zu einem generellen Ansatz der Verstärkung der endogenen Tumor-spezifischen Immunantwort durch genmodifizierte primäre NK- und T-Zellen führen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen