More than one third of patients experience Epstein-Barr Virus (EBV) reactivation after allogeneic stem cell transplantation (alloSCT) and up to 3% of transplanted patients develop post-transplant lymphoproliferative disorders (PTLD). In healthy individuals, virus epitope-specific T cells are critical for EBV control; however, post-transplant cytopenia and immunosuppression leaves patients vulnerable to virus reactivation and associated malignancies. Antibody-mediated depletion of B cells, which are natural targets and reservoirs for EBV, delays the reconstitution of cellular immunity and comes with considerable short- and long-term side effects. The goal of this work is to identify EBV-specific T cell receptors (TCR) and transduce them into T cells for adoptive transfer. Stimulation of stem cell grafts or peripheral blood cells with EBV plasmid-recombinant antigen-presenting cells (APC) or EBV-derived peptides leads to a substantial expansion of EBV-specific T cells; however, the degree of expansion is dependent on an antigen-experienced memory compartment non-existing in EBV seronegative donors. I present three articles that, combined, describe the identification and characterization of 16 different EBV-specific TCRs for TCR-based immunotherapy. In the first article, we established efficient single cell immune phenotyping and TCR sequencing using rectal cancer infiltrating T cells as an example. In the second article, we applied this technology to identify EBV peptide-specific TCRs which can be transduced into peripheral blood T cells and recognize EBV-infected B cells. In the third article, we tracked adoptively transferred virus-specific T cells in an alloSCT patient during EBV reactivation. We were able to establish a robust, GMP-compliant pipeline for the discovery of EBV-specific TCRs with prophylactic and therapeutic potential. The use of single EBV-peptides for stimulation facilitated targeting of different antigens, HLA-restrictions, and potentially other viruses. Identified TCRs for selected HLA restrictions can be stored as TCR libraries to prepare readily available off-the-shelf products. Reconstitution of cellular immunity against EBV can offer protection against associated complications and potentially contributes to a better outcome post-transplant. We propose adoptive transfer of virus-specific T cells transduced with carefully selected TCRs as a prophylactic and therapeutic approach to prevent EBV-infection, reactivation, and associated complications.
Bei mehr als einem Drittel der Patienten kommt es nach allogener Stammzelltransplantation (AlloSZT) zur Reaktivierung des Epstein-Barr-Virus (EBV) und bis zu 3% der Patienten entwickeln eine lymphoproliferative Erkrankung nach Transplantation (PTLD). EBV-spezifische T-Zellen spielen eine entscheidende Rolle bei der Virus-Kontrolle, jedoch erhöht die Zytopenie und immunsuppressive Therapie nach AlloSZT das Risiko für eine EBV-Reaktivierung. Die Depletion von B-Zellen, den primären Wirtszellen von EBV, durch monoklonale Antikörper verzögert die Wiederherstellung der zellulären Immunität und ist von schwerwiegenden Nebenwirkungen begleitet. Ziel dieser Arbeit ist die Identifizierung EBV-spezifischer T-Zell-Rezeptoren (TCR) und ihre Transduktion in T-Zellen für den adoptiven Transfer. EBV-spezifische T-Zellen können ausgehend von unterschiedlichen Spenderzellen, mit rekombinanten antigen-präsentierenden Zellen oder EBV-Peptiden in vitro expandiert werden. Das Ausmaß der Expansion ist spenderabhängig und insbesondere bei seronegativen Spendern ohne EBV-spezifische Gedächtniszellen nicht erfolgreich. In drei Publikationen wird die Identifizierung und Charakterisierung von insgesamt 16 verschiedenen EBV-spezifischen TCR beschrieben, die sich für TCR-basierte Immuntherapien eignen. In der ersten Veröffentlichung wird eine Einzelzell-Technik zur Immunphänotypisie-rung und TCR-Sequenzierung am Beispiel Tumor-infiltrierender T-Zellen beim Rektumkarzinom entwickelt. In der zweiten Veröffentlichung nutzen wir diese Technik zur Identifizierung EBV-peptid-spezifischer TCRs, die, transduziert in T-Zellen, EBV-infizierte Zellen erkennen. In der dritten Veröffentlichung verfolgen wir adoptiv-transferierte T-Zellen in einem Patienten mit EBV-Reaktivierung nach AlloSZT. Wir haben eine effiziente Methodik zur Identifizierung EBV-spezifischer TCRs mit prophylaktischem und therapeutischem Potenzial etabliert. Die Verwendung einzelner Peptide zur Stimulation erlaubt die Auswahl definierter Zielantigene bei bekannter HLA-Restriktion und kann perspektivisch auch für die Identifizierung von TCRs gegen andere Viren genutzt werden. Die Arbeiten ermöglichen potentiell den Aufbau von TCR Bibliotheken mit exakt definierten Spezifitäten zur Herstellung gezielter Zelltherapeutika. Die Wiederherstellung der zellulären Immunität gegen EBV schützt Patienten vor EBV-assoziierten Komplikationen. Wir schlagen den adoptiven Transfer TCR-rekombinanter Zellen mit sorgfältig ausgewählten Spezifitäten als prophylaktischen und therapeutischen Ansatz gegen EBV-Infektion, Reaktivierung und assoziierte Komplikationen vor.
