HER2-specifikus kiméra antigén receptorral (CAR) módosított természetes ölősejtek fejlesztése és optimalizálása szolid tumorok célzott kezelésére

Abstract

Bár a kiméra antigén receptorral (CAR) módosított T-sejt-terápia rendkívül hatékony a hematológiai daganatok kezelésében, a szolid tumorok elleni alkalmazása továbbra is jelentős kihívást jelent. Kutatásaimban azt vizsgáltam, hogy a HER2-specifikus CAR-NK-sejtek kostimulációs doménjeinek optimalizálása képes-e javítani a tumorellenes aktivitást és a tumorszöveti infiltrációt. Retrovirális transzdukcióval második és harmadik generációs, T-sejt-, illetve NK-sejt-specifikus kostimulációs doméneket tartalmazó HER2-CAR-NK-sejteket hoztunk létre. A különböző konstrukciók tumorellenes hatását in vitro kétdimenziós és háromdimenziós kokultúra-modellekben, majd in vivo CD44 pozitív, trastuzumab rezisztens xenograft modellekben vizsgáltuk. Valamennyi HER2-CAR-NK-sejt felismerte és elpusztította a HER2-pozitív célsejteket, azonban a harmadik generációs HER2.2B4.4-1BB.z CAR-NK-sejtek szignifikánsan hatékonyabb tumorinfiltrációt mutattak a CD44-gazdag tumorszferoidokban, valamint in vivo szignifikánsan meghosszabbították a kezelt állatok túlélését. Ezzel szemben a T-sejt-specifikus kostimulációs doméneket tartalmazó CAR-NK-sejtek nem eredményeztek számottevő tumorellenes hatást. A különböző CAR-konstrukciók összehasonlítása egyértelműen rámutatott arra, hogy az NK-sejt-specifikus kostimulációs domének alkalmazása nemcsak a citotoxicitást, hanem a tumorszöveti penetrációt is jelentősen javítja, ami a szolid tumorok kezelésében alkalmazott CAR-NK-sejtterápiák fejlesztése szempontjából kiemelt jelentőségű megfigyelés. Eredményeink arra is utalnak, hogy a CD44-gazdag extracelluláris mátrix jelentős gátat képez a CAR-NK-sejtek tumorszöveti infiltrációjában, amely megfelelő NK-sejt-specifikus kostimulációs domének alkalmazásával részben leküzdhető, javítva a CAR-NK-sejtek tumorellenes hatékonyságát szolid tumorokban. Vizsgálataink hozzájárulhatnak a következő generációs CAR-NK-sejtterápiák racionális tervezéséhez és klinikai fejlesztéséhez.

Although chimeric antigen receptor (CAR) T-cell therapy has demonstrated remarkable efficacy in the treatment of hematological malignancies, its application to solid tumors remains a major challenge. In these projects, I investigated whether optimization of the costimulatory domains of HER2-specific CAR-NK cells could enhance their antitumor activity and tumor infiltration. HER2-specific CAR-NK cells expressing second- and third-generation CAR constructs containing either T-cell- or NK-cell-specific costimulatory domains were generated by retroviral transduction. Their antitumor activity was evaluated in two- and three-dimensional in vitro co-culture models and subsequently validated in vivo using CD44-positive, trastuzumab-resistant xenograft models. All HER2-CAR-NK cell constructs efficiently recognized and eliminated HER2-positive target cells. However, third-generation HER2.2B4.4-1BB.z CAR-NK cells exhibited significantly enhanced infiltration into CD44-rich tumor spheroids and significantly prolonged survival in vivo. In contrast, CAR-NK cells containing T-cell-derived costimulatory domains failed to induce substantial antitumor responses. Comparative analysis of the different CAR constructs demonstrated that NK cell-specific costimulatory domains improve not only cytotoxicity but also tumor penetration, representing an important step toward the development of more effective CAR-NK therapies for solid tumors.