Design of ''switch'' receptors to counteract the exhaustion induced by the tumor microenvironment and improve the effectiveness of CAR-T cells in solid tumors.

Engineering Tumor MicroEnvironment-Responsive Switch Receptors in CAR T Cells to Overcome Exhaustion and Enhance Efficacy in solid tumors.

• Auteur / Autrice : Paul Chauvet
• Direction : Ibrahim Yakoub-agha, Suman Mitra
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé - MED
• Date : Inscription en doctorat le 04/11/2024
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Hétérogénéité, Plasticité et Résistance aux Thérapies des Cancers
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Facteurs de persistence des cellules leucémiques

Mots clés

Mots clés libres

CAR t cells

Recepteur switch

Tumeurs solides

CAR T cells

Switch receiver

Solid tumor

Résumé

Contexte scientifique : Le traitement par lymphocytes exprimant un récepteur chimérique à l'antigène (CAR-T cells), a montré des résultats convainquant et été approuvé pour plusieurs hémopathies malignes : myélome multiple, lymphomes non Hodgkinien B et leucémie aiguë lymphoblastique B. Cependant, l'efficacité des CAR-T cells contre les tumeurs solides semble être limitée par le microenvironnement tumoral qui induit un mécanisme d'exhaustion des CAR-T cells et limite la cytotoxicité. Pour contrer la sénescence et restaurer l'activité anti-tumorale, je propose de concevoir un récepteur synthétique de type ''switch receptor'' qui convertit des signaux inhibiteurs provenant de l'environnement extracellulaire en un signal stimulateur via un domaine de signalisation cytokinique. Descriptif du projet : Le projet présenté ici peut être divisé en trois objectifs principaux. Dans une première partie, je créerai un récepteur « switch » PD-1 qui combine les domaines extracellulaire et transmembranaire de PD-1 avec soit le domaine de liaison STAT, soit le domaine intracellulaire du récepteur de l'IL-2. Dans une deuxième partie, je caractériserai le fonctionnellement des CAR-T cells portant le récepteur switch présenté ci-dessus en effectuant quatre essais principaux : test de croissance lymphocytaire, test de lyse sur cellule cible, test de sécrétion cytokinique et enfin l'évaluation de l'apparition de marqueurs de différenciation ou sénescence lymphocytaire T par cytométrie de flux. Dans une troisième partie, je validerai ces résultats dans deux modèles de souris : un modèle NALM6 pour la leucémie lymphoblastique aiguë humaine et un modèle de carcinome pancréatique NCI-H460. Résultats attendus : Ce travail devrait permettre ainsi de créer le récepteur « switch », de démontrer qu'il permet une plus importante croissance lymphocytaire des CAR-T cells tout en augmentant leur cytotoxicité et leurs capacités à sécréter des cytokines sans voir apparaitre de marqueurs d'exhaustion ou sénescence lymphocytaire. Enfin nous devrions observer un meilleur contrôle tumoral chez la souris en comparaison à celles ayant reçu le même CAR-T cells mais sans l'ajout du récepteur ''switch''. Ce récepteur « switch » pouvant être ajouté à tous type de CAR existant, il s'intégrera aisément au développement de futurs CAR-T cells

CAR-T cell therapies have shown great potential and reach approval in several hematologic malignancies. However, their use in solid tumor appears to be restricted by the tumor microenvironment which induce CAR-T cell exhaustion and limit cytotoxicity. To counteract senescence and restore anti-tumor activity, I propose here to create a synthetic receptor in a 'switch receptor' format that converts an inhibitory signal from the extracellular milieu into a stimulatory signal via a cytokine signaling domain. The project can be divided in three main objectives. In a first part I will create a PD-1 ‘switch receptor' that combines the PD-1 extracellular and transmembrane domains with either the STAT binding domain or the full intracellular domain of IL-2RB. In a second part, I will functionally characterize the CAR-T cells bearing the switch receptor presented above by performing four main assays: T cell growth kinetics, assessment of T cell differentiation/exhaustion, Target cell lysis and cytokine polyfunctionality assay. In a third part, I will validate these results in two mouse models: a NALM6 model expressing eGFP/click beetle green for human acute lymphoblastic leukemia and a pancreatic carcinoma NCI-H460 cell line. As this project may apply to every CAR-t cell development, I expect great potential of this work.