Feinabstimmung von Signalwegen in CAR-T-Zellen zur Steigerung der therapeutischen Wirksamkeit

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Judith Feucht; Professor Dr. Josef Leibold
• Fachliche Zuordnung: Immunologie ; Hämatologie, Onkologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 554679299

Chimäre Antigen-Rezeptor (CAR) T-Zellen haben die Behandlung von Patienten mit hämatologischen Malignitäten revolutioniert. Bei diesem Ansatz werden T-Zellen genetisch so modifiziert, dass sie einen CAR exprimieren, der aus einer Antigenbindedomäne besteht, die mit einer kostimulatorischen Domäne (z. B. 4-1BB ("BB") oder CD28 ("28")) und der intrazellulären CD3z ("z")-Kette fusioniert ist. CARs programmieren die metabolischen und funktionellen Eigenschaften von T-Zellen um, so dass sie ein auf der Oberfläche von Zielzellen exprimiertes Antigen erkennen und eine MHC-unabhängige Lyse der Zielzellen ermöglichen. Der Erfolg von CAR T-Zellen bei Patienten mit hämatologischen Malignitäten führte zur Zulassung mehrerer CAR T-Zellprodukte durch die FDA und die EMA. Dennoch gibt es eine beträchtliche Anzahl von Patienten, die auf diese Therapie nicht ansprechen. Ebenso hat die CAR T-Zelltherapie bisher eine eingeschränkte Aktivität gegen solide Tumoren gezeigt, was unter anderem dem immunsuppressiven Tumor-Mikroenvironment geschuldet ist. Die Aktivierung von Signalwegen in CAR T-Zellen, die maßgeblich durch die kostimulatorische Domäne (4-1BB vs. CD28) beeinflusst wird, spielt eine entscheidende Rolle für die funktionellen und phänotypischen Eigenschaften der Immunzellen: CAR T-Zellen mit einem 28z-basierten CAR-Design zeigen eine hohe Effektorfunktion und eine schnellere T-Zell-Expansion im Vergleich zu BBz-basierten CARs; die T-Zellen erschöpfen jedoch schneller und zeigen eine reduzierte Persistenz in vivo. Diese Unterschiede wurden auf eine unterschiedliche Aktivierung von Signalwegen in den T-Zellen zurückgeführt, wobei der PI3K/AKT-Signalweg dabei eine zentrale Rolle spielt. In diesem Projekt arbeiten die Labore Feucht und Leibold zusammen an dem Ziel, diesen Signalweg zu modulieren, um eine verbesserte funktionelle Persistenz der CAR T-Zellen zu erreichen und deren Aktivität gegen hämatologische und solide Tumorerkrankungen zu verbessern. Zur Modulation dieses Signalweges in CAR T-Zellen werden wir einen CRISPR/Cas9 Base-Editing Screen in den Genen PIK3CD und PIK3R1 durchführen. Unsere Rationale beruht dabei auf unseren präliminären Daten, die zeigen, dass eine PI3K/AKT-aktivierende Punktmutation in PIK3CD zu einer Verbesserung der Funktionalität von BBz CAR T-Zellen führt. Die im Screen identifizierten Hits werden in etablierten in vitro Assays und in klinisch prädiktiven Magenkarzinom, B-Zell-Lymphom und Glioblastom Mausmodellen validiert. Die Analysen umfassen dabei metabolische Eigenschaften, Phänotyp, und funktionelle Persistenz der genetisch modifizierten im Vergleich zu Wildtyp CAR T-Zellen. Zusätzlich werden wir den Einfluss des Tumor-Mikroenvironments auf die Funktionalität der jeweiligen CAR T-Zellen untersuchen. Wir sind davon überzeugt, dass die Modulation des PI3K/AKT Signalweges mittels Base-Editing die Eigenschaften von CAR T-Zellen verbessern und zu wichtigen biologischen Erkenntnissen führen wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen