Natural killer (NK) cells express an array of activating cell surface receptors that can trigger cytolytic programs, as well as cytokine or chemokine secretion, which suggesting them as promising effectors for tumor adoptive therapy. I identified the optimal conditions for expanding and transducing human primary NK cells. Next, I engineered NK cells with chimeric antigen receptors (CARs) specific for HER-2, a tumor-associated antigen frequently overexpressed by many tumors of epithelial origin, providing them with tumor-antigen targeting specificity. I compared first and second generation CARs including a stimulatory (CD3ζ) signaling domain alone or together with a co-stimulatory (CD28) signaling domain. I found that co- stimulatory signaling significantly improved IL-2 production by NK cells. Blocking of NKG2D by its soluble ligand, which is known to reduce NK cell responsiveness, did not impact CAR-mediated HER-2 specific recognition by these cells. Comparing CAR targeting of NK cells to soluble antibody (trastuzumab) targeting revealed that breast carcinoma without HER-2 gene amplification can be uniquely targeted by CAR-modified NK cells. Thus, the direct coupling of the antibody specificity to NK cells functions mediated by CAR expression resulted in superior NK cell targeting via CD16 binding of soluble monoclonal antibodies.
Natürliche Killerzellen (NK-Zellen) exprimieren eine Vielzahl aktivierender Oberflächenrezeptoren, die sowohl zytolytische Prozesse, als auch die Sekretion von Cytokinen und Chemokinen auslösen können. Diese Eigenschaften lassen NK-Zellen als aussichtsreiche Effektoren der adoptiven Tumortherapie erscheinen. Im Verlauf meiner Arbeit optimierte ich die Bedingungen zu Kultivierung, Expansion und Transduktion primärer humaner NK-Zellen. Im Folgenden konstruierte ich NK-Zellen mit HER-2-spezifischen chimären Antigen- Rezeptoren (CARs). HER-2 ist ein tumor-assoziertes Antigen, welches in vielen Tumoren epithelialen Ursprungs überexprimiert wird und diese dadurch mit einer Targeting-Spezifizität gegen Tumor-Antigen ausstattet. Beim Vergleich der ersten und zweiten CAR-Generation, die entweder lediglich eine CD3ζ- signalstimulierende Domäne oder zusätzlich eine kostimulierende CD28-Domäne enthielten, fand ich eine signifikante Erhöhung der IL-2-Produktion in NK- Zellen durch die Kostimulation. Die Blockierung von NKG2D durch seine löslichen Liganden, die üblicherweise zu einer Reduktion der Ansprechempfindlichkeit der NK-Zellen führt, hatte keinen Einfluss auf die CAR-vermittelte HER-2-spezifische Erkennung dieser Zellen. Der Vergleich zwischen CAR-Targeting von NK-Zellen und löslichen Antikörpern (Trastuzumab) zeigte, dass Brustkarzinome ohne HER-2-Genamplifikation durch CAR-modifizierte NK-Zellen angesprochen werden können. Die direkte Kopplung der Antikörper- Spezifität mit der Funktion der NK-Zellen durch die Expression von CARs resultierte in überlegenem NK-Zell-Targeting mittels der Bindung gelöster monoklonaler Antikörper durch CD16.
