Enhancing CAR-T Cell Effector Function Against Treatment-Resistant Rhabdomyosarcoma Through Immune Modulation

Abstract

Die Dissertation ist gesperrt bis zum 01. März 2028 !

CAR-T-Zell Therapien besitzen großes Potenzial, die Möglichkeiten der derzeitigen Krebsbehandlung zu erweitern. Im Gegensatz zur Behandlung von B-phenotypischen Leukämien und Lymphomen ist die klinische Anwendung bei soliden Krebsarten jedoch vergleichsweise ineffektiv. Das Scheitern der Behandlungen bei soliden Krebsarten ist hauptsächlich auf das Fehlen geeigneter Antigene, eine gestörte Infiltration, die Unterdrückung durch das TME und die Erschöpfung der CAR-T-Zellen zurückzuführen. Trotz laufender präklinischer Forschung und klinischer Versuche, CAR-T-Zelltherapien durch Kombination mit Immunmodulatoren wie Checkpoint-Inhibitoren oder Zytokinen zu verbessern, stehen klinische Zulassungen weiterhin aus. Ziel unserer Arbeit war es, neue Strategien zur Überwindung der Resistenzen solider Tumoren gegenüber CAR-T Zelltherapien zu erforschen. Hierzu untersuchten wir die Kombination von CD276-gerichteten CAR-T-Zellen mit dem TLR1/2-Agonisten XS15 sowie einem aCD276-IL2/12-Fusionsprotein, mit dem Ziel, die antitumorale Antwort zu verbessern. Zunächst charakterisierten wir die pro-inflammatorischen Eigenschaften beider Adjuvantien in vitro durch Koinkubation mit monozytenangereicherten PBMCs. Dabei erstellten wir Zytokinprofile und prüften synergistische Effekte mit CAR-T-Zellen. Diese Analysen zeigten die M1-ähnliche Polarisierung von Monozyten mit proinflammatorischer Zytokinsekretion sowie einer erhöhten Zielzelllyse von CAR-T-Zellen in vitro. Zur Validierung unserer Ergebnisse etablierten wir in vivo Xenotransplantationsmodelle mit orthotopisch transplantierten PAX3-FOXO1+ Rhabdomyosarkom-Tumoren in immundefizienten Mäusen. Die Behandlung mit CAR-T-Zellen allein führte hierbei zu einer fortschreitenden Tumorentwicklung, vergleichbar zur unbehandelten Tumorkontrollgruppe. Im Gegensatz dazu führte die Kombination von CD276-gerichteten CAR-T-Zellen und entweder aCD276-IL2/12-Fusionsprotein oder XS15 zu einer Eliminierung etablierter Tumore ohne nachfolgendes Rezidiv. Zur Untersuchung der intratumoralen Immunzellinteraktionen analysierten wir Tumorgewebe mittels MACSima™ Imaging Cyclic Staining (MICS). Dabei zeigte sich in Tumoren der Tumorkontroll- und CAR-T-Monotherapiegruppe ein immunexklusives Tumormikromilieu (TME) charakterisiert durch die räumliche Assoziation von Tumorzellen mit suppressiven murinen myeloischen Zellen, sowie geringer T-Zell-Infiltration. Im Gegensatz dazu wies der Tumor des kombinatorischen Ansatzes ein entzündetes TME mit erheblicher T-Zell-Infiltration, einer erhöhten Anzahl von M1-Makrophagen sowie einer Reduktion von suppressiven myeloischen Subpopulationen auf. Zusammenfassend unterstreichen unsere Ergebnisse das Potenzial kombinatorischer Ansätze von zellbasierten Therapien mit pro-inflammatorisch wirkenden Substanzen. Unsere Ergebnisse bilden eine solide Grundlage für zukünftige Forschungen, in denen zugrundeliegende Mechanismen einer erfolgreichen TME-Polarisierung und CAR-T-Zellverstärkung erforscht werden können.