Tumor-spezifische CAR-NK-Zellen für die adoptive Krebs-Immuntherapie

• Antragsteller: Professor Dr. Winfried Wels
• Fachliche Zuordnung: Hämatologie, Onkologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 350733817

Natürliche Killerzellen (NK-Zellen) sind eine vielversprechende Lymphozytenpopulation für die adoptive Krebs-Immuntherapie. Ähnlich wie bei T-Zellen kann die antitumorale Aktivität von NK-Zellen durch die Expression chimärer Antigenrezeptoren (CARs), die eine selektive Erkennung und Abtötung maligner Zellen auslösen, weiter gesteigert werden. Vorteilhafte Eigenschaften von NK-Zellen wie ihre endogene natürliche Zytotoxizität, die die CAR-vermittelte antitumorale Aktivität ergänzt, und die geringe Gefahr einer Graft versus Host Erkrankung nach Einsatz allogener Spender-NK-Zellen sprechen dabei für die Entwicklung CAR-modifizierter NK-Zellen als gezielte Krebs-Immuntherapie. Gegenwärtig stehen jedoch das begrenzte Expansionspotenzial von NK-Zellen und die relativ geringe Effektivität des Gentranfers in NK-Zellen einem breiten klinischen Einsatz CAR-modifizierter primärer NK-Zellen entgegen. Ziel des Projekts ist die Generierung hoch aktiver NK-Zellen durch eine gerichtete ex vivo Differenzierung hämatopoetischer Stammzellen (HSCs), zur Erzielung verlässlich hoher Ausbeuten kombiniert mit einer nachfolgenden Expansion mit Hilfe spezifischer Zytokine und genmodifizierter Feeder-Zellen. Dieser Ansatz soll anschließend genutzt werden, um CAR-modifizierte NK-Zellen mit verstärkter und selektiver antitumoraler Aktivität abzuleiten. Dabei erfolgt ein lentiviraler CAR Gentransfer auf Ebene der HSCs, gefolgt von gerichteter ex vivo Differenzierung zu CAR-NK-Zellen. Hierzu wird als klinisch relevantes Modellsystem ein CAR mit Spezifität für das Tumor-assoziierte Oberflächenantigen ErbB2 (HER2) eingesetzt, und die Expression des CARs durch Nutzung eines NK-spezifischen Promotors weitgehend auf NK-Zellen beschränkt. Die resultierenden ex vivo generierten NK-Zellen und CAR-NK-Zellen werden phänotypisch und funktionell charakterisiert, und ihre antitumorale Aktivität wird in in vitro Zytotoxizitätsexperimenten und in Tumorxenograftmodellen in immundefizienten Mäusen in vivo untersucht. Nachfolgend sollen die für die ex vivo Differenzierung von CAR-NK-Zellen etablierten Prinzipien für die in vivo Differenzierung von CAR-NK-Zellen in humanisierten Mausmodellen genutzt werden. Hierbei wird erwartet, dass die Transplantation von HSCs, die ein selektiv in NK-Zellen exprimiertes CAR-Konstrukt tragen, zu einer kontinuierlichen Repopulierung mit polyklonalen CAR-NK-Zellen führt und somit eine anhaltende Tumorkontrolle ermöglicht. Wir erwarten uns von den vorgesehenen Arbeiten wichtige Erkenntnisse zur Generierung Tumor-spezifischer CAR-NK-Zellen aus genmodifizierten HSCs mit einer für den therapeutischen Einsatz relevanten Ausbeute. Solche Zellen wären als vielversprechende Alternative zu CAR-T-Zellen für die Entwicklung effektiver Krebs-Immuntherapien nutzbar.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Pranav Oberoi