Efficacité et mécanismes d'action des CAR-iNKT versus CAR-T dans le glioblastome

Investigation of the efficacy and mechanisms of anti-GD2 CAR.iNKT in comparison with CAR.T for the treatment of glioblastoma (GBM)

• Auteur / Autrice : Tan dai Tran
• Direction : Marie-Thérèse Rubio, Cécile Pochon
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de la Vie et de la Santé - BioSE
• Date : Inscription en doctorat le 07/12/2021
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : BioSE - Biologie Santé Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IMoPA - Ingénierie Moléculaire et Physiopathologie Articulaire
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Equipe 6 : Cell-engineering and Immunomodulation of Inflammatoryand Neoplastic Disorders (CImIND

Mots clés

Mots clés libres

Récepteur chimérique à l'antigène (CAR)

Lymphocytes iNKT

Microenvironnement de GBM

Lymphocytes T

Chimeric antigen receptor (CAR)

INKT cells

GBM microenvironment

T cells

Résumé

Le glioblastome multiforme (GBM) représente près de la moitié des tumeurs malignes du système nerveux central et est connu pour sa progression rapide et ses récidives quasi inévitables ; c'est pourquoi la survie médiane reste de seulement 12 à 15 mois et le taux de survie à cinq ans est inférieur à 10 % (1–3). Le traitement standard actuel du GBM comprend une chirurgie maximale sécuritaire suivie d'une radiothérapie, du témozolomide (1,4) et des avancées récentes telles que les thérapies anti-angiogéniques (5) et les thérapies ciblées (6), mais un contrôle tumoral durable demeure impossible à obtenir. L'immunothérapie par cellules T à récepteur antigénique chimérique (CAR-T) a révolutionné les paradigmes de traitement des hémopathies malignes et a été étudiée dans des essais précliniques et cliniques sur les tumeurs solides, notamment le GBM. Les essais cliniques ciblant des antigènes associés au GBM, tels que l'EGFRvIII, l'IL-13Ra2, l'HER2 et le GD2, ont montré des réponses initiales prometteuses (7–9). Le GD2, un disialoganglioside fortement exprimé à la surface des cellules de glioblastome (GBM) mais quasi absent du tissu cérébral adulte normal, est devenu une cible prometteuse pour les CAR dans le GBM (10-12). Les cellules CAR-T perdent fréquemment leur fonction cytotoxique, caractérisée par des phénotypes d'épuisement (PD-1) (13-15) et par une suppression, par les cellules immunosuppressives (Tregs, MDSC, TAM), du microenvironnement tumoral (TME) (2,8,16). Ces limitations soulignent la nécessité de développer des plateformes immunitaires capables de cibler efficacement les tumeurs tout en maintenant leur persistance et leur résistance au microenvironnement immunosuppresseur. Les cellules iNKT (cellules T tueuses naturelles invariantes) constituent un sous-ensemble unique de lymphocytes T caractérisé par leur récepteur invariant, qui reconnaît les antigènes glycolipidiques présentés par la molécule CD1d non polymorphe (17-19). Elles possèdent ainsi la capacité de cibler directement les cellules tumorales et de moduler les populations myéloïdes immunosuppressives (MDSC, TAM) au sein du microenvironnement tumoral (18,19), atténuant ainsi l'échappement immunitaire induit par la tumeur (20,21). De plus, elles présentent un risque d'épuisement et d'alloréactivité plus faible, ce qui permet une utilisation allogénique plus sûre (18,20). Par ailleurs, des modèles de neuroblastome ont démontré que les cellules CAR-iNKT ciblant GD2 infiltrent les tumeurs plus efficacement que leurs homologues CAR-T (20,22,23). Cependant, leur potentiel n'a pas encore été exploré dans le cadre d'une thérapie ciblant GD2 contre le glioblastome. Cette étude a évalué les effets antitumoraux directs des cellules CAR-T et iNKT anti-GD2 in vitro, en utilisant des tests de réexposition sérielle afin de mieux comprendre les modifications fonctionnelles des cellules effectrices CAR après une exposition tumorale répétée et prolongée à l'antigène. Nos données décrivent les mécanismes associés à la perte de fonction de l'effectrice des cellules CAR dans ce contexte et montrent que l'ajout d'IL-12 maintient la persistance et l'activité cytotoxique des cellules CAR-T et iNKT anti-GD2 contre les cellules de glioblastome (GBM) lors de réexpositions tumorales sérielles.

Glioblastoma multiforme (GBM) accounts for nearly half of all malignant CNS tumors and is notorious for its rapid progression and near-inevitable recurrence; that is why median survival remains only 12–15 months, and five-year survival rates fall below 10% (1–3). The current standard of care for GBM includes maximal safe surgery followed by radiotherapy, temozolomide(1,4), and recent advances such as anti-angiogenic therapies(5) and molecular targeted agents(6), but durable tumor control remains unattainable. Chimeric antigen receptor (CAR) T-cell therapy has revolutionized treatment paradigms in hematological malignancies and has been investigated in preclinical and clinical trials in solid tumor – GBM. Clinical trials targeting GBM-associated antigens such as EGFRvIII, IL-13Ra2, HER2, and GD2 have delivered promising initial responses (7–9). GD2, a disialoganglioside abundantly expressed on GBM cells but mostly absent from normal adult brain tissue, has emerged as an attractive CAR target in GBM (10–12). CAR-T cells frequently loose cytotoxic function, characterized by exhaustion phenotypes (PD-1) (13–15) and suppression by immunosuppressive cells (Tregs, MDSCs, TAMs) from the tumor microenvironment (TME) (2,8,16). These limitations underscore the necessity for immune platforms capable of potent tumor targeting while maintaining persistence and resistance to the suppressive microenvironment. Invariant natural killer T (iNKT) cells are a unique T lymphocyte subset distinguished by their invariant T-cell receptor, which recognizes glycolipid antigens presented by the nonpolymorphic CD1d molecule(17–19), so they possess the ability to target tumor cells directly as well as modulating immunosuppressive myeloid populations (MDSCs, TAMs) within the TME (18,19), thereby mitigating tumor-induced immune evasion (20,21). In addition, they exhibit lower risk of exhaustion and alloreactivity, allowing for safer allogeneic use (18,20). Moreover, models of neuroblastoma have demonstrated that GD2-targeted CAR-iNKT cells infiltrate tumors more efficiently than their CAR-T counterparts(20,22,23). However, their potency has not yet been explored within the context of GD2-directed therapy for glioblastoma. This study assessed the direct anti-tumor effects of anti-GD2 CAR-T and iNKT cells in vitro using serial re-exposure assays to better understand functional changes in CAR effector cells after repeated tumor and prolonged antigen exposure. Our data describe the mechanisms associated with loss of CAR effector function in this context and show that addition of IL-12 sustains both anti-GD2 CAR-T and iNKT persistence and cytotoxic activity against GBM cells throughout serial tumor challenges.