Gepooltes Knock-In-Screening zur verbesserten Entdeckung chimärer Antigenrezeptoren (CAR)

• Antragsteller: Dr. Jonas Kath
• Fachliche Zuordnung: Hämatologie, Onkologie ; Immunologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 567650389

Die T-Zelltherapie mit Chimären Antigenrezeptoren (CAR) hat die Behandlung hämatologischer Malignome revolutioniert, steht jedoch bei soliden Tumoren vor Herausforderungen wie unzureichender Tumorinfiltration, zellulärer Erschöpfung und ineffizienter Antigenbindung. Ein Hauptproblem besteht in den Konstruktionsprinzipien konventioneller CARs, die sich von natürlichen T-Zell-Rezeptoren unterscheiden. Um die Entwicklung leistungsfähigerer CAR-Konstrukte zu beschleunigen, setzen wir auf einen hochdurchsatzfähigen Ansatz zum simultanen Screening KI-gestützt generierter und rekombinatorisch assemblierter CAR-Bibliotheken. Durch CRISPR-Cas-vermittelten Gentransfer optimieren wir CAR-T-Zellen für höhere Sicherheit, Kosteneffizienz und funktionelle Anpassung. Ein Schwerpunkt liegt auf CD3ε-Fusionskonstrukten (eTRuCs), die CARs in den natürlichen T-Zell-Rezeptorkomplex integrieren und dadurch die Sensitivität und Effektivität steigern. In einer ersten Machbarkeitsstudie wurde eine CAR-Bibliothek mit Her2-spezifischen Nanobodies erstellt und mittels gepooltem Knock-In in primäre humane T-Zellen integriert. Nach Stimulation mit verschiedenen Zellmodellen und anschließender Long-Read-NGS-Analyse konnten spezifische CARs identifiziert werden, die tumorspezifisch reagieren, aber gesundes Gewebe schonen. Das Projekt verfolgt das Ziel, hochspezifische CAR-T-Zellen mit verbesserter Antigensensitivität und Langzeitfunktionalität zu entwickeln. Die Bibliotheken werden schrittweise mit steigender Komplexität erstellt, wobei in Phase 1 kleine, KI-gestützte Bibliotheken gegen ein einzelnes Zielantigen getestet werden. In Phase 2 folgen hochdiverse Bibliotheken mit unbekannter Spezifität, um neue Zielantigene zu identifizieren. In Phase 3 wird die gesamte CAR-Architektur durch gerichtete und teilweise gerichtete rekombinatorische Assemblierung optimiert, um innovative Rezeptorstrukturen zu generieren. Diese Strategie hebt sich von traditionellen, hypothesenbasierten CAR-Designs ab, da sie eine unvoreingenommene Selektion der leistungsfähigsten Rezeptoren ermöglicht. Die Kombination aus CRISPR, KI-gestützten Bibliotheken und Hochdurchsatz-Screening bietet das Potenzial, die Wirksamkeit von CAR-T-Zellen gegen solide Tumoren erheblich zu verbessern und neue Therapieoptionen zu erschließen.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeberin: Professorin Dr. Cliona Rooney