Entschlüsselung der Rolle von T-Zell-Subpopulationen während einer CAR-T-Zell-Immuntherapie mittels nicht-invasiver in vivo Bildgebung in Mausmodellen für soliden Krebs

• Antragstellerin: Dr. Barbara Schörg
• Fachliche Zuordnung: Radiologie ; Medizinische Physik, Biomedizinische Technik ; Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 555230620

CAR-T-Zell-Therapien haben Krebsbehandlungen revolutioniert, insbesondere von hämatopoetischen Tumoren. Gegen solide Tumore sind diese therapeutischen Immunzellen bisher wenig effektiv und werden daher zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit intensiv erforscht. Klinisch etablierte Protokolle zur Erzeugung von CAR-T-Zellen liefern sehr potente, jedoch eher sehr kurzlebige Zellen. Verbesserte experimentelle CAR T-Zell Produkte sind langlebiger, stoßen jedoch weiter auf physikalische und molekulare Barrieren wie z.B. Lungensequestrierung oder eingeschränktem Zugang zum Tumorgewebe, was den Forschungsbedarf für ein besseres Verständnis der in vivo CAR-T-Zell-Verteilung verdeutlicht und zur Verbesserung und Einschätzung von Therapieantworten von hoher Bedeutung ist. Nicht-invasive Technologien wie die optische Biolumineszenz-Bildgebung (BLI) ermöglichen leistungsstarke, kostengünstige Analysen der in vivo Kinetik von CAR-T-Zellen. In diesem Projekt werden CAR-T-Zellen in Gegenwart unterschiedlicher Kulturzusätze (N-Acetylcystein, erhöhten Kalium-Ionen, IL-7/IL-15) generiert um zelluläre Gedächtnis- und Stammzell-Eigenschaften zu verbessern, was deren Persistenz als auch die anti-Tumor-Aktivität in vivo verbessern kann. Die CAR-T-Zell Produkte, welche in vivo die vergleichsweise beste und schlechteste Leistung in A549-Lungenkrebs Xenograft-Mäusen zeigen, werden dann verwendet um einen neuen Multiplex-BLI-Ansatz für die nicht-invasive in vivo Bildgebung von CAR-T-Zell-Subpopulationen im Hinblick auf Biodistribution im TME und im lymphatischen System zu etablieren. Hierfür werden die Tumorzellen und drei verschiedene CD4+ und CD8+ CAR-T-Zell-Subpopulationen des jeweiligen Produkts genetisch so modifiziert, dass sie spezifische Kombinationen an Fluoreszenz/Luciferase-Proteinen exprimieren und im A549-Krebsmodell mittels Multiplex-BLI in vivo verfolgt. Spektrales "Unmixing" wird verwendet, um die individuellen Emissionsspektren der biolumineszenten Signale, ausgehend von den vier verschiedenen Zellpopulationen, zu trennen und qualitativ sowie quantitativ auszuwerten. Dann werden die CAR- und BLI-Reporter-Konstrukte zur Expression in murinen T-Zellen modifiziert und nicht-invasive Multiplex-BLI-Zellmigrationsstudien in immunkompetenten, MC38-Kolonkarzinom Mäusen durchgeführt um zelluläre endogene Barrieren zu identifizieren. Unser Projekt wird ein neuartiges Bildgebungswerkzeug etablieren, um erstmals das Wachstum solider Tumore zusammen mit den Dynamiken von CAR-T-Zell-Subpopulationen nicht-invasiv in vivo zu untersuchen und Interaktionen mit zellulären Wirtsfaktoren zu analysieren. Somit wird unser Verständnis der endogenen Antitumor-Immunität verbessert, um CAR-T-Zell-Persistenz sowie die Fähigkeit, ein immunsuppressives TME zu überwinden, zu optimieren. Schließlich wird das Projekt zur Verbesserung der Behandlung von soliden Tumoren sowie zur Entwicklung nicht-invasiver, prädiktiver zellulärer Marker zur Therapieüberwachung von Krebspatienten beitragen.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Vladimir Ponomarev, Ph.D.