Antigen-spezifische T-Zellaktivierung durch rekombinante Immunrezeptoren: Evaluierung in einem immunkompetenten Maus-Modell

Chmielewski, Markus (2007). Antigen-spezifische T-Zellaktivierung durch rekombinante Immunrezeptoren: Evaluierung in einem immunkompetenten Maus-Modell. PhD thesis, Universität zu Köln. Open Access

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Abstract

Ein erfolgsversprechender Ansatz der adoptiven Immuntherapie zur Behandlung maligner Tumore beruht darauf, T-Zellen durch einen rekombinanten Rezeptor Spezifität für ein Tumor-assoziiertes-Antigen (TAA) zu verleihen. Derartige Rezeptoren bestehen aus einer extrazellulären Bindedomäne, die von einem Einzelketten-Antikörper (scFv) abgeleitet ist und einer intrazellulären Signalkette, die der T-Zell Aktivierung dient. Zahlreiche Ansätze zur Evaluierung der Immunrezeptor-Strategie basierten bisher auf der Verwendung immundefizienter Maus-Modelle, die nur unzureichend die physiologische Immunsituation wiedergeben. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Immunrezeptor-Strategie am Beispiel des anti-CEA Rezeptors in einem immunkompetenten Mausmodell zu evaluieren. Hierfür wurden murine Rezeptoren mit Spezifität für CEA und mit der CD3ζ oder der kombinierten CD28-CD3ζ Signalkette generiert und durch retroviralen Gentransfer in humanen und in murinen T-Zellen exprimiert. Die Rezeptor-vermittelte T-Zell Aktivierung wurde anhand der IFN-γ Sekretion und zytolytischen Aktivität in vitro charakterisiert. Dabei wurde gezeigt, dass humane und murine T-Zellen mit den rekombinanten CD28-CD3ζ Rezeptoren stärker zur IFN-γ Sekretion induziert werden als mit den CD3ζ Rezeptoren, jedoch wird die spezifische lytische Aktivität gleich stark induziert. Durch die Ko-Injektion der CEA+ Tumorzellen mit CD8+ T-Zellen mit dem anti-CEA-CD3ζ Rezeptor (#895) und T-Zellen mit dem anti-CEA-CD28-CD3ζ Rezeptor (#907) wurden die CEA+ Tumore in der immunkompetenten Maus effizient eliminiert. Bei einer erneuten Injektion der CEA+ Tumorzellen blieben Tiere, die zuvor die Tumorzellen mit Hilfe der T-Zellen mit dem CD3ζ Rezeptor (#895) eliminiert hatten, tumorfrei, wohingegen die Hälfte der Tiere, die zuvor mit T-Zellen mit dem CD28-CD3ζ Rezeptor (#907) injiziert wurden, einen Tumor entwickelte. Diese und weitere Untersuchungen zeigen, dass T-Zellen mit dem anti-CEA-CD3ζ Rezeptor (#895) zur Generierung eines Antigen spezifischen "immunologischen Gedächtnisses" in C57-Bl/6 Mäusen führen. Unsere Untersuchungen mit Hilfe immunkompetenter Mausmodelle legen nahe, dass die Immunrezeptorstrategie möglicherweise für die Vorbeugung früher Rezidive durch Ausbildung eines Antigen spezifischen Gedächtnisses geeignet sein könnte. Dieses würde die Indikation der Immunrezeptorstrategie erheblich erweitern.

Item Type:

Thesis (PhD thesis)

Translated abstract:

Abstract

Language

T cells with tumor specificity frequently lack the physiological repertoire of effector functions. A promising approach in adoptive immunotherapy is based on the induction of a specific cellular anti-tumor reaction by grafting cytolytic T cells with immunoreceptors with MHC independent binding. Here we investigated targeting of human and murine cytotoxic T cells towards tumor cells by expression of recombinant, CEA specific immunoreceptors. The immunoreceptors are modularily composed of an extracellular single chain antibody fragment (scFv) for binding and an intracellular signaling domain both of which are linked by the IgG Fc domain. In vitro cytotoxic human and murine T cells, genetically equipped with a carcinoembryonic antigen (CEA) specific immunoreceptor, secrete IFN-γ and specifically lyse CEA+ tumor cells upon binding. T cells with anti-CEA immunoreceptors that harbor both CD3ζ and CD28 signaling domains in its cytoplasmatic moiety secreted higher amounts of IFN-γ than T cells with anti-CEA receptors that harbor the CD3ζ and OX40 domains or the CD3ζ domain only. The efficiency of CEA specific cytolysis by receptor grafted T cells is not affected by CD28 costimulation. Coinjection of CEA+ tumor cells and T cells grafted with CEA specific, CD28-CD3ζ and CD3ζ signaling immunoreceptor resulted in significant tumor protection in immunocompetent C57-Black/6 mice. Mice that successfully eliminated CEA+ tumor cells by receptor grafted T cells efficiently prevented CEA+ tumor growth upon tumor cell rechallenge. T cells triggered by the recombinant CD3ζ immunoreceptor were more efficiently protected against reinjected tumor cells than mice which had received T cells triggered by the CD28-CD3ζ immunoreceptor. Further investigations revealed that application of T cells with a CEA specific immunoreceptor results in generation of a CEA specific immunological memory. Based on our mouse studies, the immunoreceptor strategy provides a promising approach to prevent an early tumor relapse by generation of antigen specific memory, thereby substantially increasing the therapeutic spectrum of the immunoreceptor strategy.

English

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