De scan identificeerde twee genen waarvan het uitschakelen (knockout) de prestaties van CAR-T-cellen tegen solide tumoren aanzienlijk verbetert: P2RY8 en GNAS. Elk gen werkt via een eigen mechanisme en het combineren van beide aanpassingen levert een krachtig synergetisch effect op .

P2RY8-knockout: de sleutel tot tumorinfiltratie

Tumoren produceren een molecuul dat de P2RY8-receptor op T-cellen activeert. Dit werkt als een rem die T-cellen fysiek verhindert de tumor binnen te dringen. Het verwijderen van P2RY8 haalt deze rem weg, waardoor T-cellen in veel grotere aantallen de solide tumoren binnenstromen . Het P2RY8-gen codeert voor een G-eiwit-gekoppelde receptor (GPCR) die, wanneer geactiveerd, via Gα13 signaleert om het verkeer van T-cellen te beperken. Door deze route te verstoren, konden onderzoekers T-cellen in tumoren laten ophopen op niveaus die onhaalbaar zijn met standaard CAR-T-cellen .

GNAS-knockout: aanhoudende kankerbestrijdende activiteit

Eenmaal in de tumor worden T-cellen geconfronteerd met een vijandig micro-milieu vol onderdrukkende signalen. GNAS (dat codeert voor het Gαs-eiwit) fungeert als een centraal signaalcentrum dat meerdere onderdrukkende signalen uit het tumormilieu verwerkt. Het verwijderen van GNAS maakt T-cellen grotendeels ongevoelig voor die signalen, waardoor ze een hoge productie van interferon-gamma (IFN-γ) kunnen handhaven, een belangrijk antitumormolecuul . Dit maakt de T-cellen resistent tegen de immunosuppressieve omstandigheden die normaal gesproken de immuunfunctie in solide tumoren verlammen.

Synergetische combinatie: infiltratie én activiteit

Het gelijktijdig verwijderen van zowel P2RY8 als GNAS levert een synergetisch voordeel op: de T-cellen dringen de tumor in grotere aantallen binnen en blijven er eenmaal binnen zeer actief. In een longkankermodel bij muizen was, zelfs bij een zeer lage dosis CAR-T-cellen, tweederde van de muizen aan het einde van de studie tumorvrij, terwijl geen van de muizen die controle-bewerkte CAR-T-cellen kregen hun tumoren opruimden .

Breedte over verschillende solide tumormodellen

De voordelen van deze aanpassingen beperken zich niet tot longkanker. CAR-T-cellen zonder GNAS alleen al deden tumoren krimpen in meerdere solide tumormodellen, waaronder melanoom, longkanker, alvleesklierkanker, slokdarmmaagkanker en baarmoedersarcoom . De combinatiebewerkingen werkten ook wanneer getest in T-cellen afkomstig van patiënten met eierstokkanker en melanoom, wat de vertaalbaarheid naar patiënt-afgeleide cellen bevestigt .

Er werden geen langdurige bijwerkingen waargenomen bij muizen die meer dan zes maanden na het opruimen van de tumor werden gevolgd, wat wijst op een gunstig veiligheidsprofiel .

Een nieuw platform voor ontdekkingen

De identificatie van P2RY8 en GNAS werd mogelijk gemaakt door een nieuw in vivo CRISPR-screenplatform, ontwikkeld door hetzelfde team. Dit platform maakt genoom-brede functieverlies-scans in primaire menselijke T-cellen in tumor-dragende muizen mogelijk, waarmee eerdere beperkingen worden overwonnen die CRISPR-scans beperkten tot in vitro-omgevingen of een groot aantal dieren vereisten . Het systeem omvat het tot overexpressie brengen van een CD3-scFv op tumorcellen om een hoge terugwinning van tumor-infiltrerende T-cellen te bereiken, wat een uitgebreide analyse met een relatief klein aantal dieren mogelijk maakt .

Implicaties voor kankerimmunotherapie

Deze bevindingen vormen een belangrijke stap in de richting van het effectief maken van CAR-T-celtherapie tegen solide tumoren, die verreweg de meeste kankers vormen. De dubbele-bewerkingsstrategie pakt twee van de meest kritieke barrières voor immunotherapie bij solide tumoren aan: slechte T-celinfiltratie en het immunosuppressieve tumormilieu. Het gunstige veiligheidsprofiel dat in langetermijnstudies bij muizen is waargenomen, ondersteunt verdere ontwikkeling richting klinische tests .

De scan identificeerde twee genen waarvan het uitschakelen (knockout) de prestaties van CAR-T-cellen tegen solide tumoren aanzienlijk verbetert: P2RY8 en GNAS. Elk gen werkt via een eigen mechanisme en het combineren van beide aanpassingen levert een krachtig synergetisch effect op .

P2RY8-knockout: de sleutel tot tumorinfiltratie

Tumoren produceren een molecuul dat de P2RY8-receptor op T-cellen activeert. Dit werkt als een rem die T-cellen fysiek verhindert de tumor binnen te dringen. Het verwijderen van P2RY8 haalt deze rem weg, waardoor T-cellen in veel grotere aantallen de solide tumoren binnenstromen . Het P2RY8-gen codeert voor een G-eiwit-gekoppelde receptor (GPCR) die, wanneer geactiveerd, via Gα13 signaleert om het verkeer van T-cellen te beperken. Door deze route te verstoren, konden onderzoekers T-cellen in tumoren laten ophopen op niveaus die onhaalbaar zijn met standaard CAR-T-cellen .

GNAS-knockout: aanhoudende kankerbestrijdende activiteit

Eenmaal in de tumor worden T-cellen geconfronteerd met een vijandig micro-milieu vol onderdrukkende signalen. GNAS (dat codeert voor het Gαs-eiwit) fungeert als een centraal signaalcentrum dat meerdere onderdrukkende signalen uit het tumormilieu verwerkt. Het verwijderen van GNAS maakt T-cellen grotendeels ongevoelig voor die signalen, waardoor ze een hoge productie van interferon-gamma (IFN-γ) kunnen handhaven, een belangrijk antitumormolecuul . Dit maakt de T-cellen resistent tegen de immunosuppressieve omstandigheden die normaal gesproken de immuunfunctie in solide tumoren verlammen.

Synergetische combinatie: infiltratie én activiteit

Het gelijktijdig verwijderen van zowel P2RY8 als GNAS levert een synergetisch voordeel op: de T-cellen dringen de tumor in grotere aantallen binnen en blijven er eenmaal binnen zeer actief. In een longkankermodel bij muizen was, zelfs bij een zeer lage dosis CAR-T-cellen, tweederde van de muizen aan het einde van de studie tumorvrij, terwijl geen van de muizen die controle-bewerkte CAR-T-cellen kregen hun tumoren opruimden .

Breedte over verschillende solide tumormodellen

De voordelen van deze aanpassingen beperken zich niet tot longkanker. CAR-T-cellen zonder GNAS alleen al deden tumoren krimpen in meerdere solide tumormodellen, waaronder melanoom, longkanker, alvleesklierkanker, slokdarmmaagkanker en baarmoedersarcoom . De combinatiebewerkingen werkten ook wanneer getest in T-cellen afkomstig van patiënten met eierstokkanker en melanoom, wat de vertaalbaarheid naar patiënt-afgeleide cellen bevestigt .

Er werden geen langdurige bijwerkingen waargenomen bij muizen die meer dan zes maanden na het opruimen van de tumor werden gevolgd, wat wijst op een gunstig veiligheidsprofiel .

Een nieuw platform voor ontdekkingen

De identificatie van P2RY8 en GNAS werd mogelijk gemaakt door een nieuw in vivo CRISPR-screenplatform, ontwikkeld door hetzelfde team. Dit platform maakt genoom-brede functieverlies-scans in primaire menselijke T-cellen in tumor-dragende muizen mogelijk, waarmee eerdere beperkingen worden overwonnen die CRISPR-scans beperkten tot in vitro-omgevingen of een groot aantal dieren vereisten . Het systeem omvat het tot overexpressie brengen van een CD3-scFv op tumorcellen om een hoge terugwinning van tumor-infiltrerende T-cellen te bereiken, wat een uitgebreide analyse met een relatief klein aantal dieren mogelijk maakt .

Implicaties voor kankerimmunotherapie

Deze bevindingen vormen een belangrijke stap in de richting van het effectief maken van CAR-T-celtherapie tegen solide tumoren, die verreweg de meeste kankers vormen. De dubbele-bewerkingsstrategie pakt twee van de meest kritieke barrières voor immunotherapie bij solide tumoren aan: slechte T-celinfiltratie en het immunosuppressieve tumormilieu. Het gunstige veiligheidsprofiel dat in langetermijnstudies bij muizen is waargenomen, ondersteunt verdere ontwikkeling richting klinische tests .