Enhancing Anti-tumor Efficacy and Improving Manufacturing of Chimeric Antigenic Receptor T Cells

Abstract

T-lymfocyty exprimující chimérické antigenní receptory (CAR) představují nový léčebný postup, který je obzvláště účinný proti B-lymfocytárním malignitám, a mění dosavadní paradigma léčby rakoviny. V současné době existuje několik schválených a komerčně dostupných CAR T-lymfocytárních produktů. Nicméně tato léčba je stále neúnosně finančně nákladná. Proto existuje poptávka po nahrazení obzvláště nákladných retrovirových/lenvirových vektorů levnějšími, nevirovými alternativami. Navíc se současný výzkum nadále zaměřuje na další vylepšení CAR T-lymfocytů posílením jejich protinádorových funkcí, expanze a perzistence in vivo. Kromě toho je usilováno o rozšíření spektra antigenů a nemocí proti kterým by byly CAR T lymfocyty použitelné. Tato disertační práce se zabývá výrobou CD19 specifických CAR T-lymfocytů z hlediska použitých cytokinů při kultivaci, vektoru pro genetickou modifikaci, testováním nového konstruktu CARu sekretujícího interleukin (IL)-21 a analýzou CAR T-lymfocytů od pacientů léčených produktem tisagenlecleucel. V rámci této práce byl vyvinut alternativní protokol kultivace CAR T-lymfocytů, nahrazující tradičně používaný IL-2, který způsobuje efektorovou diferenciaci T-lymfocytů. Je založen na cytokinech IL-4 a IL-7, které výrazně podporují přežívání T-lymfocytů, přidání IL-21 pak...

Chimeric antigenic receptor (CAR) T cells are a paradigm-shifting cancer treatment option that is particularly effective against B-cell malignancies. Currently, several approved, commercially available CAR T-cell products exist. Nonetheless, this therapy is still prohibitively expensive. Thereby, there is an incentive to substitute the particularly costly retroviral/lentiviral vectors with cheaper non- viral alternatives. Moreover, ongoing research strives to further improve CAR T cells by enhancing their anti-tumor functions, expansion, and in vivo persistence. Additionally, broadening the spectrum of antigens and diseases of CAR T-cell applicability is highly sought after. This thesis addresses CD19- specific CAR T-cell manufacturing regarding cytokines used for the cultivation and vector for genetic alteration, new interleukin (IL)-21 secreting CAR construct testing, and analysis of CAR T cells from patients treated with tisagenlecleucel. As part of this thesis, an alternative CAR T-cell cultivation protocol was developed. Replacing the traditionally used IL-2, which drives the effector differentiation of T cells, the protocol is based on the strongly pro-survival cytokines IL-4 and IL-7, with IL-21 supporting the stem cell memory-like T-cell phenotype retention and low inhibitory receptor...