Verleihung Clinical Science Award 2021

Die DGFIT unterstützt seit ihrer Gründung wissenschaftliche Forschungsprojekte auf dem Gebiet der Immun- und Targeted Therapie. Unter anderem wird jährlich der mit 2.000,00 Euro dotierte Clinical Science Award vergeben.

Ein unabhängiges Preiskomitee kam nach Begutachtung der eingereichten Arbeiten zu dem Schluss, den diesjährigen „Clinical Science Award“ an Prof. Dr. Philipp Wolf aus Freiburg  für seine Arbeit “PSMA-gerichtete CAR T-Zellen in Kombination mit niedrig dosierter Docetaxel-Behandlung als neue Therapieoption gegen das Prostatakarzinom” zu vergeben. Wir gratulieren!

Zusammenfassung "PSMA-gerichtete CAR T-Zellen in Kombination mit niedrig dosierter Docetaxel-Behandlung als neue Therapieoption gegen das Prostatakarzinom"

CAR (Chimäre Antigen Rezeptor) Zellen sind gentechnisch veränderte T-Zellen, die Antigen-tragende Tumorzellen unabhängig von humanen Leukozytenantigenen (HLA) erkennen und lysieren können. Während die CAR T-Zelltherapie bei hämatologischen Tumoren zu großen klinischen Erfolgen führt, ist ihre Wirkung bei soliden Tumoren, wie dem Prostatakarzinom, nur gering. Dies liegt zum einen an der schlechten Zugänglichkeit der Krebszell-Antigene, zum anderen an der immunsuppressiven Mikroumgebung der Tumoren. Es sind deshalb dringend neue therapeutische Konzepte erforderlich, die zu einem erfolgreichen Einsatz von CAR T-Zellen beim Prostatakarzinom führen.

In enger Zusammenarbeit mit dem Institut für Transfusionsmedizin und Gentherapie des Universitätsklinikums Freiburg, konnten wir neue CAR T-Zellen generieren, die gegen das Prostataspezifische Membranantigen (PSMA) auf der Oberfläche von Prostatakrebszellen gerichtet sind. Dazu wurden humane T-Zellen mit CARs transduziert, die ein anti-PSMA Antikörperfragment als Bindedomäne, die CD3ζ-Kette als Signaldomäne und eine co-stimulatorische Domäne von entweder 4-1BB oder CD28 enthalten. Die entsprechenden CARs wurden als CAR41 und CAR28 bezeichnet. Die CAR T-Zellen wurden hinsichtlich PSMA-spezifischer Zytotoxizität, Aktivierung, Differenzierung und Exhaustion (Erschöpfung) untersucht. Zudem wurde ihre antitumoröse Wirkung in Mäusen mit humanen Prostatatumor-Xenografts getestet.

Zunächst konnten wir feststellen, dass die CAR28 T-Zellen eine höhere Zytotoxizität als die CAR41 T-Zellen gegenüber PSMA-exprimierenden Prostatakarzinomzellen zeigten. Im Vergleich zu CAR41-T-Zellen führte die Co-Kultivierung von CAR28-T-Zellen mit den Krebszellen zudem zu einer stärkeren Hochregulierung der Aktivierungsmarker CD25 und CD69. Die CAR28-T-Zellen schütteten zudem signifikant höhere Mengen an IFN-γ und den zytolytischen Granzymen A und B aus. Beide CAR T-Zelltypen zeigten zudem unterschiedliche Differenzierungsmuster. So differenzierten die CAR28 T-Zellen bevorzugt zu Effektor-T-Zellen und Effektor-Gedächtnis T-Zellen aus, während die CAR41 T-Zellen sich bevorzugt zu naiven T-Zellen und Gedächtnis T-Zellen ausbildeten. Darüber hinaus zeigten CAR28-T-Zellen nach Aktivierung eine schnellere Exhaustion als CAR41 T-Zellen. CAR28-T-Zellen sind damit durch eine hohe Zytotoxizität und eine kurze Lebensdauer gekennzeichnet, während die CAR41-T-Zellen eine höhere Proliferation und Resistenz aufweisen.

Im nächsten Schritt testeten wir die antitumoröse Wirkung unserer CAR-T-Zellen in SCID-Mäusen mit subkutan wachsenden humanen Prostatatumoren. Nach intratumoraler Injektion führten die CAR28 T-Zellen bei allen Tieren zu kompletten Tumorremissionen innerhalb von acht Tagen. Mit den CAR41-T-Zellen wurde bei fünf behandelten Tieren je eine komplette und eine partielle Remission erreicht. Dies bewies, dass die anti-PSMA CAR T-Zellen auch in vivo wirksam sind, wenn sie mit Prostatakrebszellen in Kontakt kommen.

Nach systemischen Gabe der CAR28 T-Zellen konnte allerdings keine antitumoröse Wirkung erreicht werden, was die oben beschriebene, typische Situation bei soliden Tumoren widerspiegelt, bei denen eine dichte, immunsuppressive Mikroumgebung ein effektives Targeting verhindert. Wir behandelten deshalb die Tiere zunächst mit einer nicht-ablativen Dosis Docetaxel, bevor die CAR28 T-Zellen systemisch appliziert wurden, und konnten damit eine signifikante Hemmung des Tumorwachstums erreichen. Histologische Untersuchungen zeigten, dass die Chemotherapie eine Tumorschädigung verursachte, das zu einem erhöhten Eindringen der CAR-T-Zellen in die Tumoren führte.

Zusammenfassend konnten wir neue anti-PSMA CAR T-Zellen herstellen, die in Abhängigkeit von ihren co-stimulatorischen Domänen unterschiedliche Phänotypen ausbilden und unterschiedliche Zytotoxizitäten gegenüber Prostatakrebszellen zeigen. Die Kombination der CAR T-Zellen mit einer niedrig-dosierten Chemotherapie stellt zudem einen vielversprechenden neuen Ansatz zur künftigen Immuntherapie des Prostatakarzinoms dar.

Literatur:
Alzubi, J., V. Dettmer-Monaco, J. Kuehle, N. Thorausch, M. Seidl, S. Taromi, W. Schamel, R. Zeiser, H. Abken, T. Cathomen and P. Wolf (2020). "PSMA-Directed CAR T Cells Combined with Low-Dose Docetaxel Treatment Induce Tumor Regression in a Prostate Cancer Xenograft Model." Mol Ther Oncolytics 18: 226-235.
Wolf, P., J. Alzubi, C. Gratzke and T. Cathomen (2021). "The potential of CAR T cell therapy for prostate cancer." Nat Rev Urol 18(9): 556-571.