TY  - THES
A1  - Beitzen-Heineke, Antonia
T1  - Invariant Natural Killer T cells possess immune-modulating functions during \(Aspergillus\) \(fumigatus\) infection
T1  - Invariante Natürliche Killer T Zellen besitzen immunmodulierende Funktionen in der \(Aspergillus\) \(fumigatus\) Abwehr
N2  - Aspergillus fumigatus is the most common cause for invasive fungal infections, a disease associated with high mortality in immune-compromised patients. CD1d-restricted invariant Natural Killer T (iNKT) cells compose a small subset of T cells known to impact the immune response towards various infectious pathogens. To investigate the role of human iNKT cells during A. fumigatus infection, we studied their activation as determined by CD69 expression and cytokine production in response to distinct fungal morphotypes in the presence of different CD1d⁺ antigen presenting cells using flow cytometry and multiplex ELISA. Among CD1d⁺ subpopulations, CD1d⁺CD1c⁺ mDCs showed the highest potential to activate iNKT cells on a per cell basis. The presence of A. fumigatus decreased this effect of CD1d⁺CD1c⁺ mDCs on iNKT cells and led to reduced secretion of TNF-α, G-CSF and RANTES. Production of other Th1 and Th2 cytokines was not affected by the fungus, suggesting an immune-modulating function for human iNKT cells during A. fumigatus infection.
N2  - Aspergillus fumigatus ist der häufigste Erreger von invasiven Pilzinfektionen, welche bei immunsupprimierten Patienten mit einer hohen Mortalität einhergehen. CD1d-abhängige invariante Natürliche Killer T (iNKT) Zellen sind eine kleine Subpopulation von T-Zellen, die die Immunantwort auf verschiedene Erreger beeinflussen. Um die Rolle von humanen iNKT Zellen in der Aspergillus fumigatus Abwehr zu untersuchen, wurde in Ko-Kulturen mit iNKT Zellen und CD1d⁺ Antigen präsentierenden Zellen in Anwesenheit von verschiedenen fungalen Morphotypen der Aktivierungsmarker CD69 und die Zytokinproduktion mittels Durchflusszytometrie und Multiplex ELISA untersucht. Unter den CD1d⁺ Subpopulationen wiesen die CD1d⁺CD1c⁺mDCs das höchste aktivierende Potential auf iNKT Zellen auf. Die Anwesenheit von A. fumigatus reduzierte diesen Effekt von CD1d⁺CD1c⁺mDCs auf iNKT Zellen und führte zu einer reduzierten Sekretion von TNF-α, G-CSF und RANTES. Die Produktion von anderen Th1 und Th2 Zytokinen war nicht durch den Pilz beeinflusst. Diese Arbeit suggeriert eine immunmodulierende Funktion von humanen iNKT Zellen in der Abwehr von A. fumigatus.
KW  - Aspergillus fumigatus
KW  - T Zelle
KW  - iNKT
KW  - CD1d
KW  - CD1c⁺ mDC
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-144966
ER  - 
TY  - THES
A1  - Garcia Guerrero, Estefania
T1  - Strategies to Obtain Tumor-Reactive Cells for Cancer Immunotherapy by Cell Sorting and Genetic Modifications of T Lymphocytes
T1  - Zellsortierung und genetische Modifikation von T-Lymphozyten zur Gewinnung tumorreaktiver Zellen für die Krebsimmuntherapie
N2  - Recent advances in the field of cancer immunotherapy have enabled this therapeutic approach to enter the mainstream of modern cancer treatment. In particular, adoptive T cell therapy (ACT) is a potentially powerful immunotherapy approach that relies on the administration of tumor-specific T cells into the patient. There are several strategies to obtain tumor-reactive cytotoxic T lymphocytes (CTLs), which have already been shown to induce remarkable responses in the clinical setting. However, there are concerns and limitations regarding the conventional approaches to obtain tumor-reactive T cells, such as accuracy of the procedure and reproducibility. Therefore, we aimed to develop two approaches to improve the precision and efficacy of tumor-reactive T cells therapy. These two techniques could constitute effective, safe and broadly applicable alternatives to the conventional methods for obtaining tumor-specific CTLs.
The first approach of this study is the so called “Doublet Technology”. Here, we demonstrate that peptide-human leukocyte antigen-T cell receptor (pHLA-TCR) interactions that involve immune reactive peptides are stable and strong. Therefore, the CTLs that are bound by their TCR to tumor cells can be selected and isolated through FACS-based cell sorting taking advantage of this stable interaction between the CTLs and the target cells. The CTLs from acute myeloid leukemia (AML) patients obtained with this technique show cytolytic activity against blast cells suggesting a potential clinical use of these CTLs. “Doublet Technology” offers a personalized therapy in which there is no need for a priori knowledge of the exact tumor antigen.
The second approach of this study is the Chimeric Antigen Receptor (CAR) Technology. We design several CARs targeting the B-Cell Maturation Antigen (BCMA). BCMA CAR T cells show antigen-specific cytolytic activity, production of cytokines including IFN-γ and IL-2, as well as productive proliferation. Although we confirm the presence of soluble BCMA in serum of multiple myeloma (MM) patients, we demonstrate that the presence of soluble protein does not abrogate the efficacy of BCMA CAR T cells suggesting that BCMA CAR T cells can be used in the clinical setting to treat MM patients. The high antigen specificity of CAR T cells allows efficient tumor cell eradication and makes CAR Technology attractive for broadly applicable therapies.
N2  - Durch jüngste Fortschritte auf dem Gebiet der Krebsimmuntherapie konnte dieser therapeutische Ansatz in der Mitte moderner Krebsbehandlungen ankommen. Insbesondere die adoptive T-Zelltherapie (ACT), die auf der Verabreichung tumorspezifischer T-Zellen an den Patienten beruht, stellt einen potentiell schlagkräftigen immuntherapeutischen Ansatz dar. Es existieren bereits verschiedene Strategien um tumorreaktive zytotoxische T-Lymphozyten (CTL) herzustellen, von denen bereits gezeigt wurde, dass sie klinisch bemerkenswerte Antworten hervorrufen. Dennoch gibt es Bedenken und Grenzen bezüglich dieser konventionellen Ansätze zur Herstellung tumorreaktiver T-Zellen, wie zum Beispiel die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit des Verfahrens. Daher arbeiteten wir an der Entwicklung zweier Ansätze um die Präzision und Effizienz der tumorreaktiven T-Zelltherapie zu verbessern. Diese beiden Techniken könnten effektive, sichere und breit anwendbare Alternativen zu den konventionellen Methoden der tumorspezifischen CTL-Gewinnung darstellen. Der erste Ansatz dieser Studie wird als „Doublet Technology“ bezeichnet. Hierbei zeigen wir, dass die Interaktionen zwischen Peptid/MHC-Komplex und T-Zellrezeptor (pHLA-TCR), die immunreaktive Peptide involvieren, stabil und solide sind. Außerdem zeigen wir, dass CTLs, die über ihren TCR an Tumorzellen gebunden sind, selektioniert und durch FACS-basierte Zellsortierung isoliert werden können. Hierbei wird die Stabilität der Interaktion von CTLs und Zielzellen genutzt. Die CTLs von Patienten mit Akuter Myeloischer Leukämie (AML), die auf diese Weise gewonnen werden, zeigen zytolytische Aktivität gegenüber Blasten, was auf einen potentiellen klinischen Nutzen dieser CTLs hinweisen könnte. Die „Doublet Technology“ bietet eine personalisierte Therapie, die kein vorheriges Wissen über ein exaktes Tumorantigen erfordert. Der zweite Ansatz dieser Studie ist die Chimere Antigenrezeptor (CAR) Technologie. Wir entwickeln verschiedene CARs gegen das B-Zellmaturationsantigen (BCMA). BCMA-CAR T-Zellen zeigen antigenspezifische zytolytische Aktivität, Produktion der Zytokine IFN-γ und IL-2 sowie produktive Proliferation. Obwohl wir bestätigen, dass lösliches BCMA im Serum von Multiplen Myelompatienten zu finden ist, zeigen wir auch, dass dieses lösliche Protein nicht die Effizienz von BCMA-CAR T-Zellen beeinträchtigt und somit BCMA-CAR T-Zellen zur Behandlung von Multiplen Myelompatienten klinisch genutzt werden können. Die hohe Antigenspezifität der CAR-T-Zellen erlaubt eine effiziente Vernichtung von Tumorzellen und macht die CAR-Technologie attraktiv für breit einsetzbare Therapien.
KW  - Immunotherapy
KW  - Cancer
KW  - Strategies to Obtain Tumor-Reactive Cells
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-150547
ER  - 
TY  - THES
A1  - Dagvadorj, Nergui
T1  - Improvement of T-cell response against WT1-overexpressing leukemia by newly developed anti-hDEC205-WT1 antibody fusion proteins
T1  - Verbesserung der T-Zellantwort gegen WT1-überexprimierende Leukämie mit neu entwickelten anti-hDEC205-WT1-Antikörperfusionsproteinen
N2  - Wilms tumor protein 1 (WT1) is a suitable target to develop an immunotherapeutic approach against high risk acute myeloid leukemia (AML), particularly their relapse after allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (HSCT). As an intracellular protein traversing between nucleus and cytoplasm, recombinant expression of WT1 is difficult. Therefore, an induction of WT1-specific T-cell responses is mostly based on peptide vaccination as well as dendritic cell (DC) electroporation with mRNA encoding full-length protein to mount WT1-derived peptide variations presented to T cells. Alternatively, the WT1 peptide presentation could be broadened by forcing receptor-mediated endocytosis of DCs. 
In this study, antibody fusion proteins consisting of an antibody specific to the human DEC205 endocytic receptor and various fragments of WT1 (anti-hDEC205-WT1) were generated for a potential DC-targeted recombinant WT1 vaccine. Anti-hDEC205-WT1 antibody fusion proteins containing full-length or major parts of WT1 were not efficiently expressed and secreted due to their poor solubility and secretory capacity. However, small fragment-containing variants: anti-hDEC205-WT110-35, anti-hDEC205-WT191-138, anti-hDEC205-WT1223-273, and anti-hDEC205-WT1324-371 were obtained in good yields. 
Since three of these fusion proteins contain the most of the known immunogenic epitopes in their sequences, the anti-hDEC205-WT191-138, anti-hDEC205-WT1223-273, and anti-hDEC205-WT1324-371 were tested for their T-cell stimulatory capacities. Mature monocyte-derived DCs loaded with anti-hDEC205-WT191-138 could induce ex vivo T-cell responses in 12 of 16 blood samples collected from either healthy or HSC transplanted individuals compared to included controls (P < 0.01). Furthermore, these T cells could kill WT1-overexpressing THP-1 leukemia cells in vitro after expansion. 
In conclusion, alongside proving the difficulty in expression and purification of intracellular WT1 as a vaccine protein, our results from this work introduce an alternative therapeutic vaccine approach to improve an anti-leukemia immune response in the context of allogeneic HSCT and potentially beyond.
N2  - Für die Entwicklung eines immuntherapeutischen Ansatzes zur Behandlung von hoch Risikopatienten mit akuter myeloischer Leukämie (AML) und insbesondere zur Vorbeugung von Rezidiven nach allogener Stammzelltransplantation (SZT) stellt das Wilms-Tumor-Protein 1 (WT1) ein geeignetes Angriffsziel dar. Die rekombinante Expression von WT1, welches als Transkriptionsfaktor vom Zytosol in den Zellkern transloziert, gestaltet sich äußerst schwierig. WT1-spezifische T-Zellantworten werden daher hauptsächlich mittels Peptidvakzinierung oder Transfektion dendritischer Zellen (DC) mit mRNA, welche das vollständige WT1-Protein kodiert, herbeigeführt. Letzterer Ansatz bietet den Vorteil, dass passierenden T-Zellen eine größere Vielfalt an WT1-Peptidvarianten präsentiert werden kann. Eine verbesserte Peptidpräsentation kann außerdem über eine Optimierung der Rezeptor-vermittelten Endozytose der DCs erzielt werden.
Ziel der folgenden Arbeit war es, ein rekombinantes DC-gerichtetes WT1-Vakzin zu entwickeln. Dazu wurden anti-hDEC205-WT1-Fusionsproteine,  bestehend aus einem Antikörper gegen den humanen DEC205-Endozytoserezeptor und verschiedenen WT1-Fragmenten, konstruiert. Während sich Fusionsproteine, die das vollständige WT1-Protein oder große Teile dessen beinhalteten, aufgrund ihrer schlechten Löslichkeit und schwachen Sekretion kaum exprimieren und aufreinigen ließen, lieferte die Produktion der Fusionsproteine mit kürzeren WT1-Fragmenten,  anti-hDEC205-WT110-35, anti-hDEC205-WT191-138, anti-hDEC205-WT1223-273 und anti-hDEC205-WT1324-371, sehr gute Ausbeuten. Da letztere drei Proteine die meisten bislang bekannten immunogenen WT1-Peptide in ihrer Sequenz enthalten, wurde anschließend ihre Fähigkeit zur T-Zellstimulation untersucht. Dabei konnte in 12 von 16 Blutproben, die entweder von gesunden Spendern oder SZT-Patienten stammten, gezeigt werden, dass mit anti-hDEC205-WT191-138 beladene, reife, aus Monozyten generierte DCs ex vivo signifikant stärkere T-Zellantworten auslösen als die jeweils mitgeführten Kontrollen (P < 0.01). 
Nach Expansion waren die so aktivierten WT1-spezifischen T-Zellen sogar in der Lage, die WT1-überexprimierende AML-Zelllinie THP-1 in vitro zu lysieren.
In der vorliegenden Arbeit konnten daher nicht nur die bereits bekannten Schwierigkeiten der WT1-Expression und Aufreinigung bestätigt werden, sondern darüber hinaus konnte eine alternative therapeutische Vakzinierungsmethode zur Optimierung der anti-leukämischen Immunantwort im Rahmen einer allogenen SZT entwickelt werden.
KW  - antileukemia vaccine
KW  - Wilms tumor protein 1
KW  - anti-hDEC205-WT1 antibody fusion protein
KW  - dendritic cell-targeting
KW  - Akute myeloische Leukämie
KW  - Immuntherapie
KW  - Molekularbiologie
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-149098
ER  - 
TY  - THES
A1  - Wallstabe, Lars
T1  - Development and preclinical evaluation of tumour-reactive T cells expressing a chemically programmable chimeric antigen receptor
T1  - Entwicklung und präklinische Evaluierung tumorreaktiver T- Zellen, die einen chemisch programmierbaren chimären Antigenrezeptor exprimieren
N2  - The genetic modification of T cells for the expression a chimeric antigen receptor (CAR) endows them with a new specificity for an antigen. Adoptive immunotherapy with CD19-CAR T cells has achieved high rates of sustained complete remissions in B cell malignancies. However, the downregulation or loss of the targeted antigen after mono-specific CAR T cell therapy, e.g. against CD19 or CD22, has been reported. Targeting multiple antigens on tumour cells, sequentially or simultaneously, could overcome this limitation. Additionally, targeting multiple antigens with CAR T cells could drive the translation from hematologic malignancies to prevalent solid cancers, which often express tumour-associated antigens heterogeneously. We hypothesised that expression of a universal CAR, which can be programmed with hapten-like molecules, could endow T cells with specificities for multiple antigens. 
In this study we introduce a novel chemically programmable CAR (cpCAR) based on monoclonal antibody h38C2. Our data show, that cpCARs form a reversible chemical bond to molecules containing a diketone-group and therefore can be programmed to acquire multiple specificities. We programmed cpCAR T cells with hapten-like compounds against integrins αvβ3 and α4β1 as well as the folate receptor. We observed tumour cell lysis, IFN ɣ and IL-2 production and proliferation of programmed cpCAR T cells against tumour cells expressing the respective target antigen in vitro.
As a reference to cpCARs programmed against αvβ3, we further introduced novel conventional αvβ3-CARs. These CARs, based on humanised variants of monoclonal antibody LM609 (hLM609), directly bind to integrin αvβ3 via their scFv. The four αvβ3-CAR constructs comprised either an scFv with higher affinity (hLM609v7) or lower affinity (hLM609v11) against αvβ3 integrin and either a long (IgG4 hinge, CH2, CH3) or short (IgG4 hinge) extracellular spacer. We selected the hLM609v7-CAR with short spacer, which showed potent anti-tumour reactivity both in vitro and in a murine xenograft model, for comparison with the cpCAR programmed against αvβ3. Our data show specific lysis of αvβ3-positive tumour cells, cytokine production and proliferation of both hLM609-CAR T cells and cpCAR T cells in vitro. However, conventional hLM609-CAR T cells mediated stronger anti-tumour effects compared to cpCAR T cells in the same amount of time. In line with the in vitro data, complete destruction of tumour lesions in a murine melanoma xenograft model was only observed for mice treated with conventional αvβ3-CAR T cells.
Collectively, we introduce a cpCAR, which can be programmed against multiple tumour antigens, and hLM609-CARs specific for the integrin αvβ3. The cpCAR technology bears the potential to counteract current limitations, e.g. antigen loss, of current monospecific CAR T cell therapy. Targeting αvβ3 integrin with CAR T cells could have clinical applications in the treatment of solid malignancies, because αvβ3 is not only expressed on a variety of solid malignancies, but also on tumour-associated vasculature and fibroblast.
N2  - T Zellen können durch genetische Modifizierung zur Expression eines chimären Antigen-Rezeptors (CAR) neue Antigenspezifität erhalten. Durch adoptive Immuntherapie mit CD19-CAR T Zellen können hohe Raten von anhaltenden vollständigen Remissionen bei Patienten mit malignen B-Zell-Erkrankungen erzielt werden. In klinischen Studien mit mono-spezifischen CAR T Zellen wurden allerdings der Verlust oder eine verringerte Expression der Ziel-Antigene, z.B. CD19 oder CD22, auf Tumor-Zellen beobachtet. Außerdem sind bei soliden Krebserkrankungen tumor¬assoziierte Antigene häufig unterschiedlich stark auf Krebszellen exprimiert. Wir haben die Hypothese aufgestellt, dass CARs, die mit einem hapten-ähnlichen Molekül programmiert werden können, es ermöglichen, mehrere Antigene mit einer T-Zelle anzugreifen.
In dieser Arbeit stellen wir einen neuartigen chemisch programmierbaren CAR (cpCAR) auf Basis des monoklonalen Antikörpers h38C2 vor. Unsere Daten zeigen, dass cpCARs eine reversible chemische Bindung zu Molekülen mit einer Diketongruppe bilden und daher so programmiert werden können, dass sie mehrere Spezifitäten aufweisen. Wir haben cpCAR T Zellen mit hapten-ähnlichen Molekülen gegen die Integrine αvβ3 und α4β1 sowie den Folat-Rezeptor programmiert. In vitro beobachteten wir sowohl die spezifische Lyse von Tumorzellen als auch T-Zell-Proliferation und Sekretion von IFN ɣ und IL-2 durch programmierte cpCAR T Zellen als Reaktion auf Antigen positive Tumorzellen.
Als Referenz zu cpCARs, die gegen αvβ3 programmiert wurden, haben wir in dieser Arbeit zudem neue konventionelle αvβ3-CARs vorgestellt. Diese basieren auf humanisierten Varianten des monoklonalen Antikörpers LM609 (hLM609) und binden mittels ihres scFv direkt an Integrin αvβ3. Die vier αvβ3-CAR-Konstrukte enthielten entweder ein scFv mit höherer Affinität (hLM609v7) oder niedrigerer Affinität (hLM609v11) gegenüber αvβ3 und entweder einem langen (IgG4-Hinge, CH2, CH3) oder einem kurzen (IgG4-Hinge) extrazellulären „Spacer“. Für den Vergleich von konventionellem CAR und cpCAR wählten wir den hLM609v7-CAR mit kurzem „Spacer“. T Zellen, die diesen CAR exprimierten, vermittelten eine starke Anti-Tumor Reaktion sowohl in vitro als auch in einem Maus-Xenograft Modell. Unsere in vitro Daten zeigen spezifische Lyse von αvβ3-positiven Tumorzellen, Sekretion von Zytokinen und Proliferation sowohl durch hLM609-CAR T-Zellen als auch durch cpCAR T-Zellen. Konventionelle hLM609-CAR T Zellen vermittelten jedoch in gleicher Zeit eine stärkere Anti-Tumorwirkung als cpCAR T-Zellen.
Zusammengefasst präsentieren wir in dieser Arbeit einen cpCAR, der gegen mehrere Tumorantigene programmiert werden kann, und hLM609-CARs, die spezifisch für das Integrin αvβ3 sind. Die cpCAR-Technologie birgt das Potenzial, aktuellen Limitationen der mono-spezifischen CAR-T-Zelltherapie, z.B. dem Antigen¬verlust, entgegenzuwirken. Zudem könnte das Integrin αvβ3 klinische Anwendung bei der Behandlung von soliden Tumoren finden, da es nicht nur auf einer Reihe von Tumor-Entitäten, sondern auch auf Tumor-assoziiertem Gewebe zu finden ist.
KW  - Tumorimmunologie
KW  - chimeric antigen receptor
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-179071
ER  - 
TY  - THES
A1  - Mestermann, Katrin
T1  - Pharmacological control of CAR T-cells by dasatinib
T1  - Pharmakologische Kontrolle von CAR T-Zellen durch Dasatinib
N2  - Cellular therapies using chimeric antigen receptor (CAR) modified T cells to eradicate tumor cells have been a major breakthrough in the treatment of hematologic malignancies. However, there are no measures to control CAR T cell activity after infusion, which is mostly required in cases of CAR T cell overreaction, e.g. cytokine release syndrome, or in the case of T cell failure, e.g. caused by exhaustion. 
	In our study, we identified the tyrosine kinase inhibitor (TKI) dasatinib (© Sprycel) as a suitable agent to steer CAR T cells in vitro and in vivo. We show that single treatment of CD4+ and CD8+ CAR T cells with dasatinib conferred either partial or complete inhibition, depending on the applied concentration. The blockade was immediate and encompassed spe-cific lysis, cytokine secretion and proliferation following antigen encounter. The mechanism relied on reduced phosphorylation of key kinases in the CAR signaling cascade, which led to abrogation of nuclear factor of activated T-cells (NFAT) signaling. Importantly, inhibition was fully reversible by dasatinib withdrawal. In vivo, dasatinib blocked CAR T cell function without impairing the engraftment of CAR T cells or their subsequent anti tumor function once dasatinib administration was discontinued. We therefore introduce dasatinib as a new tool to efficiently block CAR T cells in vitro and in vivo, with data suggesting that dasatinib can be used in a clinical setting to mitigate toxicity after adaptive transfer of CAR modified T cells and other forms of T cell based immunotherapy.
	Additionally we show that intermittent inhibition of CAR T cells by dasatinib im-proves the efficacy of CAR T cell therapy. By pausing T cells for short periods of time in vi-vo, upregulation of programmed death protein 1 (PD-1) and subsequent induction of exhaus-tion was prevented, which increased the expansion of T cells and the rate of tumor eradica-tion. Our data therefore suggest that dasatinib can additionally be used to overcome T cell exhaustion that is induced by massive tumor burden and upregulation of inhibitory receptors.
N2  - Zelluläre Therapien, die das patienteneigene Immunsystem zur Tumorbekämpfung nutzen, gehören zu den großen medizinischen Fortschritten unserer Zeit. T Zellen, die einen chimären Antigen Rezeptor (CAR) exprimieren, sind dabei in der Lage, entartete Zellen aufzuspüren und zu eliminieren. Trotz vielversprechender Erfolge sind zellbasierte Immuntherapien häufig von gravierenden Nebenwirkungen wie Zytokinsturm oder neurologischen Ausfallerschei-nungen begleitet, und es gibt es bis heute keine Möglichkeit, die einmal injizierten Zellen zu kontrollieren. Kontrolle ist nicht nur im Falle einer Überreaktion der CAR T Zellen nötig, sondern auch, wenn der Tumor nicht effektiv bekämpft wird. Ein Versagen der CAR T Zellen wird oft mit T Zell Exhaustion, einer Ermüdung der T Zellen aufgrund von Überstimulation in Verbindung gebracht.
	In der vorliegenden Studie haben wir den Tyrosinkinase Inhibitor (TKI) Dasatinib als möglichen CAR T Zellen Inhibitor beschrieben und seine hemmenden Eigenschaften in vitro und in vivo näher charakterisiert. In vitro war eine einzelne Behandlung von CD4+ bzw. CD8+ CAR T Zellen ausreichend, um – abhängig von der verwendeten Dosis – eine komplette oder partielle Hemmung zu bewirken. Die Blockade setzte unmittelbar ein und umfasste alle rele-vanten Funktionen einschließlich spezifischer Lyse, Freisetzung von Zytokinen und Prolifera-tion nach Antigen Kontakt. Der zugrunde liegende Mechanismus basierte auf einer reduzier-ten Phosphorylierung von Kinasen der CAR-Signal Kaskade, und verhinderte im weiteren Verlauf die Freisetzung des Transkriptionsfaktors nuclear factor of activated T-cells (NFAT). Diese Blockade war ohne Einschränkungen reversibel. Auch in vivo konnte eine komplette Hemmung der injizierten CAR T Zellen beobachten werden; gleichzeitig war weder das An-wachsen noch die nachfolgende Anti Tumor Funktion nach Absetzen des Medikaments be-einträchtigt. Aufgrund der in dieser Studie gewonnenen Erkenntnisse schlagen wir Dasatinib als neues Werkzeug zur effizienten Blockade von CAR T Zellen vor.
	Des Weiteren konnten wir zeigen, dass kurzzeitige Unterbrechungen der T-Zell Akti-vierung durch Dasatinib einer Ermüdung von T Zellen entgegen wirken. Dies zeigte sich in einer verringerten Expression von programmed death protein 1 (PD 1) auf der Zelloberfläche sowie einer verbesserten Anti Tumor Wirkung. Unsere Daten deuten daher darauf hin, dass Dasatinib zusätzlich eingesetzt werden kann, um eine Ermüdung von T-Zellen zu verhindern, die durch massive Tumorbelastung und Hochregulation entsprechender Rezeptoren hervorge-rufen wird.
KW  - Immuntherapie
KW  - Dasatinib
KW  - CAR T-cells
KW  - control
KW  - CAR T Zellen
KW  - Kontrolle
KW  - Krebs <Medizin>
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-180562
ER  - 
TY  - THES
A1  - Rydzek, Julian
T1  - NF-κB/NFAT Reporter Cell Platform for Chimeric Antigen Receptor (CAR)-Library Screening
T1  - NF-κB/NFAT-Reporterzellplattform für das Screening von Chimären Antigenrezeptor (CAR)-Bibliotheken
N2  - Immunotherapy with engineered T cells expressing a tumor-specific chimeric antigen receptor (CAR) is under intense preclinical and clinical investigation. This involves a rapidly increasing portfolio of novel target antigens and CAR designs that need to be tested in time- and work-intensive screening campaigns in primary T cells. Therefore, we anticipated that a standardized screening platform, similar as in pharmaceutical small molecule and antibody discovery, would facilitate the analysis of CARs by pre-selecting lead candidates from a large pool of constructs that differ in their extracellular and intracellular modules. Because CARs integrate structural elements of the T cell receptor (TCR) complex and engage TCR-associated signaling molecules upon stimulation, we reasoned that the transcription factors nuclear factor-κB (NF-κB) and nuclear factor of activated T cells (NFAT) could serve as surrogate markers for primary T cell function. The nuclear translocation of both transcription factors in primary T cells, which we observed following CAR stimulation, supported our rationale to use NF-κB and NFAT as indicators of CAR-mediated activation in a screening platform.
To enable standardized and convenient analyses, we have established a CAR-screening platform based on the human T cell lymphoma line Jurkat that has been modified to provide rapid detection of NF-κB and NFAT activation. For this purpose, Jurkat cells contained NF-κB  and NFAT-inducible reporter genes that generate a duplex output of cyan fluorescent protein (CFP) and green fluorescent protein (GFP), respectively. Upon stimulation of NF-κB/NFAT reporter cells, the expression of both fluorophores could be readily quantified in high-throughput screening campaigns by flow cytometry.
We modified the reporter cells with CD19-specific and ROR1-specific CARs, and we co-cultured them with antigen-positive stimulator cells to analyze NF-κB and NFAT activation. CAR-induced reporter signals could already be detected after 6 hours. The optimal readout window with high-level reporter activation was set to 24 hours, allowing the CAR-screening platform to deliver results in a rapid turnaround time. A reporter cell-screening campaign of a spacer library with CARs comprising a short, intermediate or long IgG4-Fc domain allowed distinguishing functional from non-functional constructs. Similarly, reporter cell-based analyses identified a ROR1-CAR with 4-1BB domain from a library with different intracellular signal modules due to its ability to confer high NF-κB activation, consistent with data from in vitro and in vivo studies with primary T cells. The results of both CAR screening campaigns were highly reproducible, and the time required for completing each testing campaign was substantially shorter with reporter cells (6 days) compared to primary T cells (21 days). We further challenged the reporter cells in a large-scale screening campaign with a ROR1 CAR library comprising mutations in the VH CDR3 sequence of the R11 scFv. This region is crucial for binding the R11 epitope of ROR1, and we anticipated that mutations here would cause a loss of specificity and affinity for most of the CAR variants. This provided the opportunity to determine whether the CAR screening platform was able to retrieve functional constructs from a large pool of CAR variants. Indeed, using a customized pre enrichment and screening strategy, the reporter cells identified a functional CAR variant that was present with a frequency of only 6 in 1.05x10^6.
As our CAR-screening platform enabled the analysis of activating signal modules, it encouraged us to also evaluate inhibitory signal modules that change the CAR mode of action. Such an inhibitory CAR (iCAR) can be used in logic gates with an activating CAR to interfere with T cell stimulation. By selecting appropriate target antigens for iCAR and CAR, this novel application aims to improve the selectivity towards tumor cells, and it could readily be studied using our screening platform. Accordingly, we tested CD19-specific iCARs with inhibitory PD-1 signal module for their suppressive effect on reporter gene activation. In logic gates with CAR or TCR stimulation, a decrease of NF-κB and NFAT signals was only observed when activating and inhibitory receptors were forced into spatial proximity. These results were further verified by experiments with primary T cells.
In conclusion, our reporter cell system is attractive as a platform technology because it is independent of testing in primary T cells, exportable between laboratories, and scalable to enable small- to large-scale screening campaigns of CAR libraries. The pre-selection of appropriate lead candidates with optimal extracellular and intracellular modules can reduce the number of CAR constructs to be investigated in further in vitro and in vivo studies with primary T cells. We are therefore confident that our CAR-screening platform based on NF-κB/NFAT reporter cells will be useful to accelerate translational research by facilitating the evaluation of CARs with novel design parameters.
N2  - Die Immuntherapie mit modifizierten T-Zellen, die einen tumorspezifischen chimären Antigenrezeptor (CAR) exprimieren, wird präklinisch und klinisch intensiv erforscht. Dies beinhaltet ein rasant anwachsendes Portfolio an neuartigen Zielantigenen und CAR-Designs, die in zeit- und arbeitsintensiven Screenings in primären T-Zellen untersucht werden müssen. Daher haben wir angenommen, dass eine standardisierte Screening-Plattform, ähnlich wie in der pharmazeutischen Kleinmolekül- und Antikörperforschung, die Analyse von CARs erleichtern würde. Die Plattform könnte funktionelle Kandidaten aus einer großen Anzahl von CAR Konstrukten, die sich durch ihre extrazellulären und intrazellulären Module unterscheiden, herausfiltern. Da CARs strukturelle Elemente des T-Zell-Rezeptor Komplexes enthalten und T-Zell-Rezeptor-assoziierte Signalmoleküle nach Stimulation aktivieren, sind wir zu der Annahme gelangt, dass die Transkriptionsfaktoren Nukleärer Faktor κB (NF-κB) und Nukleärer Faktor aktivierter T-Zellen (NFAT) als Surrogatmarker für primäre T Zellfunktionen dienen könnten. Die nukleäre Translokation beider Transkriptionsfaktoren in primären T-Zellen, die wir nach der CAR-Stimulation beobachten konnten, unterstützte unsere Überlegung NF-κB und NFAT als Indikatoren für die CAR-vermittelte Aktivierung in einer Screening-Plattform zu verwenden.
Um standardisierte und benutzerfreundliche Analysen zu ermöglichen, haben wir eine CAR Screening-Plattform basierend auf der humanen T-Zell-Lymphomlinie Jurkat etabliert, die modifiziert wurde, um einen schnellen Nachweis der Aktivierung von NF-κB und NFAT zu gewährleisten. Hierfür enthielten die Jurkat-Zellen NF-κB- und NFAT-induzierbare Reportergene, die mittels dem blauen Fluorophor CFP und dem grünen Fluorophor GFP eine Doppeldetektion erlauben. Bei Stimulation der NF-κB/NFAT-Reporterzellen konnte die Expression beider Fluorophore in Hochdurchsatz-Screenings mithilfe der Durchflusszytometrie schnell quantifiziert werden.
Die Reporterzellen wurden mit CD19-spezifischen und ROR1-spezifischen CARs modifiziert und anschließend mit antigenpositiven Stimulatorzellen kokultiviert, um die Aktivierung von NF-κB und NFAT zu analysieren. CAR-induzierte Reportersignale konnten bereits nach 6 Stunden detektiert werden. Das optimale Zeitfenster zur Auslesung hoher Reporteraktivierung wurde auf 24 Stunden festgelegt, so dass die CAR-Screening-Plattform in kurzer Zeit Ergebnisse liefern kann. Ein Reporterzell-Screening mit einer Spacer-Bibliothek aus CARs, die eine kurze, mittlere oder lange IgG4-Fc-Domäne enthielten, ermöglichte die Unterscheidung zwischen funktionellen und nicht-funktionellen Konstrukten. Ebenso konnten reporterzellgestützte Analysen einen ROR1-CAR mit 4-1BB Domäne aus einer Bibliothek mit verschiedenen intrazellulären Signalmodulen aufgrund seiner hohen NF-κB Aktivierung identifizieren, was im Einklang mit Daten aus in vitro- und in vivo-Studien mit primären T Zellen steht. Die Ergebnisse beider CAR-Screenings waren höchst reproduzierbar und die Zeit, welche für die Durchführung jeder Testung benötigt wurde, war mit Reporterzellen (6 Tage) wesentlich kürzer als mit primären T-Zellen (21 Tage). Des Weiteren haben wir die Reporterzellen für ein groß angelegtes Screening mit einer Bibliothek aus ROR1-CARs verwendet, welche Mutationen in der VH CDR3-Sequenz des R11 scFv enthielten. Diese Region ist entscheidend für die Bindung des R11-Epitops von ROR1 und wir haben erwartetet, dass Mutationen hier zu einem Verlust der Spezifität und Affinität für die Mehrzahl der CAR-Varianten führen würden. Somit wollten wir feststellen, ob die CAR-Screening-Plattform in der Lage war funktionelle Konstrukte aus einer großen Anzahl von CAR-Varianten wiederzufinden. Tatsächlich identifizierten die Reporterzellen mittels einer angepassten Anreicherungs- und Screeningstrategie eine funktionelle CAR-Variante, die mit einer Häufigkeit von nur 6 in 1,05x10^6 vorkam.
Da unsere CAR-Screening-Plattform die Analyse aktivierender Signalmodule ermöglicht hat, veranlasste uns dies auch inhibitorische Signalmodule zu untersuchen, welche die Funktionsweise des CAR verändern. Ein solcher inhibitorischer CAR (iCAR) kann in Kombination mit einem aktivierenden CAR verwendet werden, um die T-Zellstimulation zu stören. Durch die Auswahl geeigneter Zielantigene für iCAR und CAR soll diese neuartige Anwendung die Selektivität gegenüber Tumorzellen verbessern und sie könnte mit unserer Screening-Plattform einfach untersucht werden. Dementsprechend haben wir CD19 spezifische iCARs mit inhibitorischem PD-1-Signalmodul hinsichtlich ihrer hemmenden Wirkung auf die Reportergenaktivierung getestet. In Kombination mit CAR- oder TCR-Stimulation wurde eine Abnahme der NF-κB- und NFAT-Signale nur dann beobachtet, wenn aktivierende und inhibitorische Rezeptoren in räumliche Nähe gebracht wurden. Diese Ergebnisse wurden durch Experimente mit primären T-Zellen weiter verifiziert.
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass unser Reporterzellsystem als Plattformtechnologie von großem Wert ist, da es die Analyse unabhängig von primären T-Zellen erlaubt, zwischen Laboren exportierbar ist und angepasst werden kann, um klein bis groß angelegte Screenings mit CAR Bibliotheken zu ermöglichen. Die Auswahl geeigneter Kandidaten mit optimalen extrazellulären und intrazellulären Modulen kann die Anzahl der zu untersuchenden CAR-Konstrukte in anschließenden in vitro- und in vivo-Studien mit primären T-Zellen reduzieren. Wir sind daher überzeugt, dass unsere CAR-Screening-Plattform basierend auf NF-κB/NFAT-Reporterzellen hilfreich sein wird, um die translationale Forschung zu beschleunigen, indem sie die Untersuchung von neuen Designparametern in CARs erleichtert.
KW  - Antigenrezeptor
KW  - Screening
KW  - Chimeric Antigen Receptor
KW  - Library Screening
KW  - Reporter Cells
KW  - Chimärer Antigenrezeptor
KW  - Reporterzellen
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-179187
ER  - 
TY  - THES
A1  - Weber, Justus C.
T1  - Development and preclinical assessment of ROR2-specific CAR-T cells for the treatment of clear cell renal cell carcinoma and multiple myeloma
T1  - Entwicklung und präklinische Evaluation ROR2-spezifischer CAR-T Zellen  zur Behandlung des klarzelligen Nierenzellkarzinoms und des Multiplen Myeloms
N2  - Adoptive immunotherapy using chimeric antigen receptor (CAR)-modified T cells is an effective treatment for hematological malignancies that are refractory to conventional chemotherapy. To address a wider variety of cancer entities, there is a need to identify and characterize additional target antigens for CAR-T cell therapy. The two members of the receptor tyrosine kinase-like orphan receptor family, ROR1 and ROR2, have been found to be overexpressed on cancer cells and to correlate with aggressive cancer phenotypes. Recently, ROR1-specific CAR-T cells have entered testing in phase I clinical trials, encouraging us to assess the suitability of ROR2 as a novel target for CAR-T cell therapy. To study the therapeutic potential of targeting ROR2 in solid and hematological malignancies, we selected two representative cancer entities with high unmet medical need: renal cell carcinoma and multiple myeloma. 
Our data show that ROR2 is commonly expressed on primary samples and cell lines of clear cell renal cell carcinoma and multiple myeloma. To study the efficacy of ROR2-specific CAR T cell therapy, we designed two CAR constructs with 10-fold binding affinity differences for the same epitope of ROR2. We found both cell products to exhibit antigen-specific anti-tumor reactivity in vitro, including tumor cell lysis, secretion of the effector cytokines interleukin-2 (IL-2) and interferon-gamma (IFNγ), and T cell proliferation. In vivo studies revealed ROR2 specific CAR-T cells to confer durable responses, significant survival benefits and long-term persistence of CAR-expressing T cells. Overall, there was a trend towards more potent anti-tumor efficacy upon treatment with T cells that expressed the CAR with higher affinity for ROR2, both in vitro and in vivo. 
We performed a preclinical safety and toxicology assessment comprising analyses of ROR2 expression in healthy human and murine tissues, cross-reactivity, and adoptive T cell transfer in immunodeficient mice. We found ROR2 expression to be conserved in mice, and low-level expression was detectable in the male and female reproductive system as well as parts of the gastrointestinal tract. CAR-T cells targeting human ROR2 were found to elicit similarly potent reactivity upon recognition of murine ROR2. In vivo analyses showed transient tissue-specific enrichment and activation of ROR2-specific CAR-T cells in organs with high blood circulation, such as lung, liver, or spleen, without evidence for clinical toxicity or tissue damage as determined by histological analyses. 
Furthermore, we humanized the CAR binding domain of ROR2-specific CAR-T cells to mitigate the risk of adverse immune reactions and concomitant CAR-T cell rejection. Functional analyses confirmed that humanized CARs retained their specificity and functionality against ROR2-positive tumor cells in vitro.
In summary, we show that ROR2 is a prevalent target in RCC and MM, which can be addressed effectively with ROR2-specific CAR-T cells in preclinical models. Our preliminary toxicity studies suggest a favorable safety profile for ROR2-specific CAR-T cells. These findings support the potential to develop ROR2-specific CAR-T cells clinically to obtain cell products with broad utility.
N2  - Adoptive Immuntherapie mit T-Zellen, die chimäre Antigenrezeptoren (CAR) exprimieren, ist ein effektiver Behandlungsansatz für Chemotherapie-resistente Blutkrebserkrankungen. Die Übertragung dieses Konzepts auf weitere Krebsarten erfordert die Identifikation und Charakterisierung neuer Zielstrukturen für die CAR-T Zelltherapie. ROR1 und ROR2, die beiden Mitglieder der Familie der Rezeptortyrosinkinase-ähnlichen Orphan-Rezeptoren, werden auf einer Vielzahl von Tumoren überexprimiert und korrelieren mit einer schlechten Prognose und höherer Krebs-Invasivität. Kürzlich konnte ROR1 als Zielstruktur für die CAR-T Zelltherapie bestätigt werden und die Effektivität und Sicherheit ROR1 spezifischer CAR-T Zellen wird derzeit im Rahmen klinischer Phase-I Studien näher untersucht. Aus diesem Grund waren wir daran interessiert, das therapeutische Potenzial ROR2-spezifischer Zelltherapie zu untersuchen. Als Modellsysteme hierfür wählten wir das Nierenzellkarzinom und das Multiple Myelom als repräsentative hämatologische und solide Krebserkrankungen mit hohem medizinischem Bedarf aus. 
Unsere Daten zeigen, dass ROR2 häufig auf Zelllinien und primären Tumorproben des klarzelligen Nierenzellkarzinoms und des Multiplen Myeloms vorkommt. Um die Effektivität ROR2-spezifischer CAR-T Zellen zu untersuchen, wurden zwei CAR Konstrukte mit zehnfach unterschiedlichen Bindungsaffinitäten für dasselbe Epitop von ROR2 hergestellt. Beide Zellprodukte zeigten hohe, antigen-spezifische Antitumor-Reaktivität in vitro – insbesondere im Hinblick auf Tumorzell-Lyse, Sekretion der Zytokine Interleukin-2 (IL-2) und 
Interferon gamma (IFNγ) und T-Zell Proliferation. In vivo beobachteten wir langanhaltende Antitumor-Effektivität durch ROR2-spezifische CAR-T Zellen, sowie signifikante Überlebensvorteile und langfristige T-Zell Persistenz. Außerdem beobachteten wir, sowohl in vitro als auch in vivo, einen Trend zu stärkerer Antitumor-Effektivität von T-Zellen, die den CAR mit höherer Affinität für ROR2 exprimierten. 
Im Rahmen einer präklinischen Toxikologie-Studie analysierten wir die Expression von ROR2 im gesunden Gewebe, die Kreuz-Reaktivität ROR2-spezifischer CAR-T Zellen und deren 
Sicherheit durch adoptiven T-Zell Transfer in immun-defiziente Mäuse.  Unsere Daten zeigen, dass ROR2 in H. sapiens und M. musculus gleichermaßen exprimiert wird und ROR2 Expression war insbesondere in den weiblichen und männlichen Reproduktionsorganen und Teilen des Gastrointestinaltrakts detektierbar. Wir konnten außerdem zeigen, dass CAR-T Zellen, die menschliches ROR2 erkennen, vergleichbare Antitumor-Reaktivität gegen Zellen, die murines ROR2 exprimieren, auslösen. Unsere in vivo Analysen zeigten temporäre Anreicherung und Aktivierung ROR2-spezifischer CAR-T Zellen in gut durchbluteten Geweben, wie Lunge, Leber und Milz, in der Abwesenheit klinischer Anzeichen für Toxizität oder histologisch nachweisbarer Gewebsschädigungen. 
Um die Risiken immunologischer Nebenwirkungen und die damit einhergehende Abstoßung ROR2-spezifischer CAR-T Zellen zu reduzieren, humanisierten wir die CAR Bindedomäne. Unsere Daten zeigen, dass humanisierte ROR2-spezifische CAR-T Zellen vergleichbare Spezifität und Funktionalität gegen ROR2-positive Tumorzellen in vitro aufweisen. 
Insgesamt zeigen unsere Daten, dass ROR2 eine häufig auftretende Zielstruktur auf der Oberfläche von RCC und MM Zellen ist und diese in präklinischen Modellen effektiv mittels ROR2-spezifischer CAR-T Zellen adressiert werden kann. Unsere vorläufigen Toxizitätsdaten deuten darauf hin, dass ROR2-spezifische CAR-T Zellen ein vorteilhaftes Sicherheitsprofil aufweisen. Alles in allem unterstützen diese Daten das Potenzial der klinischen Entwicklung ROR2-spezifischer CAR-T Zellen als Zellprodukte mit breit gefächerter Anwendbarkeit.
KW  - CAR-T-Zell-Therapie
KW  - Immuntherapie
KW  - CAR-T cell
KW  - ROR2
KW  - cell therapy
KW  - cancer therapy
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-310399
ER  -