Chimeric antigen receptor (CAR) T cell therapy decribes the genetic introduction of a tumor specific CAR construct into patient derived T cells in order to reinforce tumor specific cytotoxic responses. This has shown great success in hematological malignancies, whereas for solid tumors similar success has yet to be achieved. CAR T cell therapy in solid tumors is aggravated through multiple factors related to the imminent and distant tumor microenvironment. Neuroblastoma makes up a large part of pediatric cancer deaths, as it is most commonly diagnosed in advanced stages, which limits currently available curative treatment options. The expression of immunogenic tumor surface antigens such as neurotrophic receptor kinases 1 and 2 (NTRK1, NTRK2) have shown to play a leading role in neuroblastoma biology. Another way neuroblastoma and solid tumors in general exert their immunoescape mechanisms is through tumor-derived extracellular vesicles across distant cell sites. CD171 is an abundant neuroblastoma-specific surface molecule that is targeted by CD171-specific CAR T cells. CD171-CAR T cells of CD4+ and CD8+ subgroups were evaluated in co-culture experiments with an SH-SY5Y neuroblastoma cell line model to assess CAR T cell cytotoxicity, activation, inhibition and cytokine production. We observed concurrent effects with NTRK1 or NTRK2 expression in neuroblastoma on CAR T cell cytotoxicity. NTRK1 expression improved cytotoxicity in both CD171-specific CAR T cell subgroups. We evaluated the isolated role of neuroblastoma derived extracellular vesicles by co-culture with the CD171-CAR T cells prior to tumor cell co-culture. This had no influence on CAR T cell viability, activation or cytokine production, yet SH-SY5Y derived extracellular vesicles impaired CD171-CAR T cell cytotoxicity of the CD4+ subgroup significantly, independent of NTRK1 or NTRK2 expression. For the first time, our findings demonstrate the influence of tumor-derived extracellular vesicles and non-cell-mediated tumor-suppressive effects on the efficacy of CD4+ CAR T cells in a preclinical setting. We conclude that for the development of CAR T cell-based treatments, these variables should be considered to improve CAR T cell therapy effectiveness against solid tumors.
Chimerische Antigenrezeptor (CAR) T Zelltherapie basiert auf der genetischen Integration eines tumorspezifischen CAR-Konstruktes in Patienten eigene T-Zellen, um tumorspezifische zytotoxische Reaktionen zu verstärken. Bei hämatologischen Malignitäten hat dies große Erfolge erzielt, während bei soliden Tumoren ein ähnlicher Erfolg noch ausgebleibt. Die CAR-T-Zelltherapie bei soliden Tumoren wird durch Faktoren erschwert, die mit dem direkten, aber auch entfernten Tumormicromilieu zusammenhängen. Das Neuroblastom macht einen großen Teil der pädiatrisch-onkologischen Todesfälle aus, da es meistens in bereits fortgeschrittenen Stadien diagnostiziert wird, was die verfügbaren Möglichkeiten zur kurativen Behandlung stark einschränkt. Die Expression immunogener Tumoroberflächenantigene, wie der Neurotrophen Rezeptorkinasen 1 und 2 (NTRK1, NTRK2) spielen eine führende Rolle in der Neuroblastombiologie. Neuroblastome und solide Tumoren im Allgemeinen schützen sich vor dem Immunsystem durch die Produktion und den weitrechenden Einfluss von extrazellulären Vesikeln. CD171 ist ein reichlich exprimiertes Neuroblastom-spezifisches Oberflächenantigen und das Ziel von CD171-spezifischen CAR-T-Zellen. Wir untersuchten die Zytotoxizität, Aktivierung, Erschöpfung und Zytokinproduktion von CD171-CAR-T-Zellen aus CD4+- und CD8+-Fraktionen nach Kokulturen mit einem SH-SY5Y-Neuroblastom-Zelllinienmodell. Wir beobachteten kongruente Effekte von NTRK1- oder NTRK2-Expression in Neuroblastomzellen auf die Effizienz von CAR-T-Zellen. Die NTRK1-Expression verbesserte die Zytotoxizität in beiden CD171-CAR-T-Zellfraktionen. Wir untersuchten ebenfalls die spezifischen Effekte von Tumorvesikeln unserer Neuroblastomzellen durch vorausgehender Kokultur mit den CD171-CAR-T-Zellen und darauffolgender Kokultur mit den entsprechenden Tumorzellen. Vorausgehender Kontakt mit den Neuroblastomvesikeln hatte keinen Einfluss auf die Viabilität, Aktivierung oder Zytokinproduktion von CAR T-Zellen, jedoch beeinträchtigte vorausgehende Kokultur mit SH-SY5Y Vesikeln die Zytotoxizität von CD171-CAR-T-Zellen der CD4+-Fraktion signifikant, unabhängig von NTRK1- oder NTRK2-Expression. Unsere Ergebnisse zeigen zum ersten Mal den Einfluss von extrazellulären Tumorvesikeln und nicht zellvermittelten tumorsuppressiven Effekten auf die Wirksamkeit von CD4+ CD171-spezifischen CAR-T Zellen in einem präklinischen Setting. Wir schließen daraus, dass bei der Entwicklung von CAR T-Zelltherapien diese Variablen berücksichtigt werden sollten, um die Wirksamkeit der CAR T-Zellen gegen solide Tumoren zu verbessern.
