Präklinische Evaluation des Adapter CAR Systems (AdCAR-T)

Abstract

Leukämien machen den Großteil der Malignome im Kindesalter, gefolgt von den ZNS-Tumoren, aus. Durch herausragende Therapieerfolge in den Zulassungsstudien bei refraktären B-Zell assoziierten Malignomen erfolgte die Zulassung zweier CD19-CAR Produkte (Kymriah® und Yescarta®). Hierdurch ist die CAR-Therapie zu einer Standardtherapie bei refraktären Leukämien und Lymphomen aufgestiegen. Um die CAR-Therapie auch auf andere Indikationen zu erweitern, ist ein flexibler Einsatz und eine strenge Kontrolle des Systems durch den behandelnden Arzt eine Grundvoraussetzung. Dies gilt vor allen Dingen, um die antitumorale Aktivität zu steigern als auch um lebensbedrohliche Nebenwirkungen wie das Zytokinfreisetzungssyndrom, mögliche „On-Target off-Tumor Toxizität“ oder schwere neurotoxische Schädigungen besser zu kontrollieren. Bei konventionellen CAR Technologien erfolgt die Erkennung oberflächen-exprimierter Antigene. Bei Adapter CAR Technologien hingegen erfolgt die Antigenerkennung durch ein Adaptermolekül, genauer eine Markierung auf dem Adaptermolekül. AdCAR-Ts erkennen Biotin im Kontext einer spezifischen Linkerstruktur, welche chemisch oder enzymatisch an beliebige Adaptermoleküle konjugiert werden kann. Das System stellt eine Weiterentwicklung konventioneller CAR-T Technologie mit erhöhter Steuer- und Kontrollierbarkeit, Flexibilität und Universalität dar. In dieser Arbeit wurde die Adapter CAR Technologie (AdCAR-T) in einem Zweitgenerationskonstrukt (co-stimulierende Signaldomäne 4-1BB) evaluiert und charakterisiert. Diese bietet durch das Split-CAR-Design die Möglichkeit der feinen Regulation des Systems durch den behandelnden Arzt, in dem in Abhängigkeit der Pharmakokinetik und -dynamik die Adaptermoleküle ein- bzw. ausdosiert werden. Hierdurch wird eine, im Gegensatz zur konventionellen CAR-T-Zell Therapie, erhöhte Steuerbarkeit erreicht und somit werden die wesentlichen Limitationen direkter CAR Technologien adressiert. Die multidimensionale Austestung ergab interessanterweise die beste CAR-Aktivität für das AdCAR-Konstrukt mit dem kürzesten Spacer unabhängig von der Tumorzelllinie (NALM6 und LS) und dem Zielantigen CD19 und GD2. Die antitumorale Aktivität von AdCAR-Ts war vergleichbar mit der Aktivität konventioneller CAR-T Zellen. Durch titrierte Zugabe der biotinylierten Antikörper konnte die Aktivität des AdCAR-Systems fein justiert werden. Es wurde eine hohe Spezifität des AdCAR Systems nachgewiesen, d.h. eine Aktivierung der AdCAR-Ts erfolgte lediglich in der Kondition AdCAR-T plus biotinylierte Adaptermoleküle korrekter Spezifität plus Tumorzelllinie mit korrespondierendem Zielantigen (z.B. b-CD19 Antikörper und CD19 Antigen auf Tumorzellen). Nicht biotinylierte Adaptermoleküle führten nicht zu einer Vermittlung einer Effektorfunktion durch AdCAR-Ts. Darüber hinaus wurden AdCAR-Ts weder durch freies Biotin, selbst in supraphysiologischen Konzentrationen, noch in Humanserum gehemmt. Es ist daher nicht von einer Interferenz mit Humanserum oder endogenem freien oder proteingebundenem Biotin im menschlichen Körper auszugehen. Die Ergebnisse zeigen, dass die AdCAR-Technologie die wesentlichen Limitationen konventioneller CAR-T-Zell Strategien adressiert und somit zu einer erhöhten Sicherheit, Steuer- und Kontrollierbarkeit, Flexibilität und Universalität in der CAR-Therapie beitragen könnte. Mittelfristiges Ziel ist die klinische Translation der AdCAR-Technologie.