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Mar 06, 2023

Eine neue Generation flexibler und kontrollierbarer CAR-T-Therapien (Teil 3)

SynNotch-Zellen können in Kombination mit einem Universaladapter fein gesteuert werden

SynNotch-Zellen können in Kombination mit einem Universaladapter für CAR T und andere ... [+] Zelltherapien fein gesteuert werden.

Dies ist der letzte Teil unserer Serie über alternative CAR-T-Therapien. Teil eins beschreibt eine Version von CAR T, die einen Universaladapter verwendet. Teil zwei stellt SNAPtag vor, eine alternative CAR-T-Therapie. Weitere Informationen zu CAR-T-Therapien finden Sie auf der Website www.williamhaseltine.com.

In einem früheren Teil haben wir eine alternative Zellbehandlung beschrieben, die auf synNotch-Rezeptoren basiert. Diese synthetischen Rezeptoren reagieren auf einen bestimmten Input und erzeugen eine gewünschte Zellreaktion. Dieser modulare Aufbau verspricht eine größere therapeutische Flexibilität als sein etablierteres Gegenstück, die CAR-T-Therapie. Das Design wird durch die Integration mit einem Universaladapter namens SNAPtag noch weiter verbessert. Hier beschreiben wir, wie Forscher der University of Pittsburgh dieses synNotch-Adapter-Duo entwickelt haben und wie es funktioniert.

SynNotch und der Universaladapter

SynNotch-Zellen sind auf Transkriptionsfaktoren angewiesen, um ein Gen zu verändern, während CAR-T-Zellen T-Zell-Signalkaskaden auslösen. Obwohl die beiden Therapien auf unterschiedlichen Mechanismen basieren, weisen sie ähnliche Einschränkungen auf: Sie sind beide schwer zu kontrollieren und können jeweils nur auf ein Antigen abzielen. Zu diesem Zweck versuchten Ruffo und Kollegen, einen Adapter zu entwickeln, der nicht nur mit CAR-T-Zellen, sondern auch mit synNotch-T-Zellen funktioniert.

Theoretisch sollte der Adapter eine Brücke zwischen dem Rezeptor und dem Zielantigen bilden. Auf diese Weise würde die Verwendung eines Adapters auf synNotch-Zellen ermöglichen, dass die Therapie auf mehrere Antigene gleichzeitig oder nacheinander abzielt. Das Antigenziel könnte auch durch die Einführung eines neuen Antikörpers mit derselben Markierung geändert werden. Und was für die Kontrolle wichtig ist: Die Therapie könnte gestoppt oder intensiviert werden, indem die Adapterkonzentration geändert oder Tags als kompetitive Inhibitoren eingeführt werden.

Universaladapter

Wie bereits gezeigt, besteht der universelle Adapter aus zwei Schlüsselelementen: einem Antikörper und einem Benzylguanin (BG)-Tag (Abbildung 1). Der Tag bindet über kovalente Bindung dauerhaft am extrazellulären Teil des synNotch-Rezeptors. Währenddessen erkennt der Antikörperschwanz ein spezifisches Antigen auf einer Zielzelle und bindet daran. Durch die Antigenbindung wird der synNotch-Rezeptor gedehnt und eine Spaltstelle auf seinem Kernprotein freigelegt. Wie Abbildung 2 zeigt, schneiden Enzyme die Spaltstelle auf und geben einen Transkriptionsfaktor in die intrazelluläre Domäne der Zelle frei. Der Transkriptionsfaktor soll in den Zellkern gelangen und dort die Expression eines Zielgens beeinflussen.

ABBILDUNG 1: Der Universaladapter basiert auf zwei Komponenten: einem Antikörper und einem Benzylguanin (BG)-Tag. ... [+] Der Tag bindet kovalent an den synNotch-Rezeptor, während der Antikörper an ein spezifisches Antikörperziel bindet. Derselbe Tag kann mit einer Vielzahl von Antikörpern fusioniert werden, sodass der synNotch-Rezeptor auf eine Vielzahl von Antigenzielen reagieren kann.

ABBILDUNG 2: SynNotch-Rezeptoren lösen in Gegenwart eines ... [+] universellen Adapters einen anderen Signalweg aus als CAR-T-Zellen. Wenn der Adapter-Tag an den Rezeptor gebunden ist (und der Adapter-Antikörper an das Zielantigen), dehnen mechanische Zugkräfte den Rezeptor und legen die Spaltstellen am Kernprotein frei. Durch die Spaltung wird der Transkriptionsfaktor freigesetzt und ein Zielgen aktiviert, sobald es sich im Zellkern befindet.

Funktioniert angepasstes SynNotch?

Die Funktion des SynNotch-Rezeptors wurde mit vier verschiedenen Adaptertypen getestet, die jeweils aus einem unterschiedlichen und klinisch relevanten Antikörper bestanden (siehe Tabelle 1). Die synNotch-Zellen wurden mit entsprechenden Tumorzellen co-inkubiert und unterschiedlichen Konzentrationen des Adapters ausgesetzt. Nach 48 Stunden wurden die Zellen mittels Durchflusszytometrie untersucht, um die Genexpression zu messen. Die Zielgenexpression sollte zunehmen, wenn die Adaptermoleküle auf der einen Seite erfolgreich an eine Tumorzelle und auf der anderen Seite an einen synNotch-Rezeptor binden.

TABELLE 1: Liste der zum Testen des Universaladapters verwendeten Antikörper. Jeder Antikörper zielt auf ein spezifisches ... [+] Antigen ab, das auf Tumorzellen gefunden wird.

Ergebnisse

Die synNotch-Zellen aktivierten erfolgreich Zielgene, wenn sie dem Universaladapter ausgesetzt wurden. Insbesondere könnten die synNotch-Zellen die Expression eines Gens namens IL-7 regulieren, das die T-Zell-Proliferation fördert – eine wichtige Komponente zur Stärkung der Immunität eines Patienten.

Die Rezeptoraktivierung erwies sich bei niedrigen Konzentrationen des Adapters als empfindlich. Faszinierenderweise stieg die Zielgenexpression nicht mehr an, sobald die Adapterkonzentration 0,25 µg/ml überschritt. Tatsächlich wurde ein „Hook-Effekt“ beobachtet; Obwohl die Adapterkonzentration zunahm, nahm die Zielgenexpression kontinuierlich ab. Die Genexpression wurde bei Adapterkonzentrationen von 10 µg/ml vollständig gehemmt.

Die Autoren gehen davon aus, dass der „Hook-Effekt“ auf eine Übersättigung zurückzuführen ist. Bei diesen Konzentrationen binden die Adaptermoleküle wahrscheinlich an den Zieltumor oder die synNotch-Zellen, ohne eine Brücke zu bilden. Ohne Bindung auf beiden Seiten des Adapters kann der synNotch-Rezeptor nicht aktiviert werden.

Implikationen

SynNotch-T-Zellen haben das Potenzial, die Leistung von CAR-T-Zellen durch ihre Flexibilität zu übertreffen. Das Design ermöglicht es Forschern, den Input und Output einer Zellantwort zu bestimmen. Die Integration eines Universaladapters erweitert die Möglichkeiten der Behandlung, auf mehrere Antigenziele zu reagieren oder sie nach Belieben ein- und auszuschalten. Obwohl sich diese Plattform derzeit in einem frühen Teststadium befindet, würde die klinische Umsetzung dieser Plattform Patienten mit soliden Tumoren und anderen schwer zu behandelnden Krankheiten von großem Nutzen sein.