Untersuchung des Einflusses von KDM1A auf die Neuroblastom-spezifische CAR-T-Zelltherapie

Abstract

Das Neuroblastom ist der häufigste bösartige extrakranielle solide Tumor bei Kindern und entsteht aus der sympathoadrenalen Linie der Neuralleiste. Die Behandlung refraktärer oder rezidivierter Neuroblastome bleibt eine große Herausforderung in der pädiatrischen Onkologie. Ein innovativer immuntherapeutischer Ansatz verwendet chimäre Antigenrezeptor (CAR)-T-Zellen, um auf Antigene abzuzielen, die spezifisch und stark auf Neuroblastomzellen exprimiert werden, wie z. B. L1CAM. Eine große Herausforderung ist jedoch das Entkommen Antigen-negativer Tumorzellen, die ein Wiederauftreten des Tumors verursachen. Enzyme, die an der epigenetischen Genregulation beteiligt sind, wie das Histon-demethylierende Enzym, Lysin- spezifische Demethylase 1 (KDM1A, früher bekannt als LSD1), sind dafür bekannt, dass sie die Expression verschiedener Anti-Tumor-Gennetzwerke unterdrücken. Die Reexpression dieser Gene durch KDM1A-Hemmung könnte die Wirksamkeit einer CAR-T-Zelltherapie steigern. Daher könnte die Kombination der KDM1A-Hemmung mit der CAR-T-Zelltherapie eine neue Strategie zur besseren Bekämpfung dieser bösartigen Erkrankung bieten. In dieser Studie wurden Veränderungen in der Genexpression in etablierten Neuroblastom-Zelllinien identifiziert, die durch KDM1A- Suppression verursacht werden und die zur Verbesserung der CAR-T-Zelltherapie gegen das Neuroblastom genutzt werden könnten. Zuerst wurde das Niveau der KDM1A-Expression in Neuroblastom-Zelllinien sowie in primären T-Zellen bestimmt. Neuroblastom-Zelllinien mit unterschiedlichen KDM1A-Expressionsniveaus wurden titrierten Mengen an KDM1A-Inhibitor (SP-2509) ausgesetzt und IC50-Werte wurden durch Analyse des Zellüberlebens bestimmt. Ich konnte zeigen, dass KDM1A in allen analysierten Neuroblastom-Zelllinien stark exprimiert wurde. Im Gegensatz dazu war die KDM1A-Expression in primären T-Zellen signifikant geringer, aber immer noch nachweisbar. Wichtig ist, dass die CAR-T-Zellen im Vergleich zu den Tumorzellen empfindlicher auf die KDM1A-Inhibitorbehandlung reagieren, was auf die Notwendigkeit einer sequenziellen und nicht gleichzeitigen Behandlungsstrategie für Experimente hinweist, in denen CAR-T-Zellen und KDM1A-Inhibitoren kombiniert werden. Als ich die ausgewählten Neuroblastom-Zelllinien mit SP-2509 in ihren jeweiligen IC50-Konzentrationen behandelte, zeigte sich eine erhöhte FAS- Zelloberflächenexpression in streng TP53-abhängiger Weise. FAS-Hochregulierung sensibilisierte Neuroblastomzellen für FAS-FASL-abhängige Abtötung und verstärkte L1CAM-gerichtete CAR-T-Zelltherapie gegen Antigen-arme oder sogar Antigen- negative Tumorzellen in vitro. Das verbesserte therapeutische Ansprechen wurde aufgehoben, wenn die FAS-FASL-Wechselwirkung mit einem antagonistischen FAS- Antikörper unterbunden wurde. Meine Ergebnisse zeigen, dass die KDM1A-Hemmung einen Antigen-unabhängigen Abtötungsmechanismus der Tumorzellen über die FAS- FASL-Achse auslöst. Dies könnte Tumorzellvarianten, die die Antigenexpression unter CAR-T-Zelltherapie teilweise oder vollständig unterdrücken, dennoch für eine CAR-T- Zelltherapie in Frage kommen.

Neuroblastoma, a malignant extracranial solid tumor, is a common childhood cancer that is difficult to treat when refractory or relapsed. An innovative immunotherapeutic approach involves using chimeric antigen receptor (CAR) T cells to target neuroblastoma cells expressing high levels of specific antigens like L1CAM. However, the emergence of antigen-negative tumor cells poses a major challenge leading to tumor recurrence. KDM1A, an enzyme involved in epigenetic gene regulation, has been found to suppress anti-tumor gene networks. Inhibiting KDM1A may reactivate these genes and enhance the effectiveness of CAR T cell therapy. Therefore, combining KDM1A inhibition with CAR T cell therapy is a promising strategy to combat neuroblastoma. The study aimed to identify changes in gene expression caused by KDM1A suppression that could improve CAR T cell therapy against neuroblastoma. The level of KDM1A expression was determined in neuroblastoma cell lines and primary T cells. Neuroblastoma cell lines with different levels of KDM1A expression were treated with varying concentrations of KDM1A inhibitor, and the IC50 values were calculated by analyzing cell survival. The findings revealed that KDM1A was highly expressed in all neuroblastoma cell lines but expressed at a significantly lower level in primary T cells. Importantly, CAR T cells were more sensitive to the KDM1A inhibitor treatment compared to the tumor cells, indicating the need for a sequential treatment strategy for future experiments combining CAR T cells and inhibitors. Upon treatment with SP-2509 at their respective IC50 concentrations, the selected neuroblastoma cell lines exhibited increased FAS cell-surface expression in a TP53-dependent manner. This upregulation of FAS sensitized neuroblastoma cells to FAS-FASL-dependent killing and boosted the effectiveness of L1CAM-directed CAR T cell therapy against tumor cells with little or no antigen expression in vitro. However, the improved therapeutic response was negated when the FAS-FASL interaction was disrupted with an antagonistic FAS antibody. These findings demonstrate that KDM1A inhibition triggers an antigen-independent mechanism of killing via the FAS-FASL axis, rendering tumor cell variants that partly or completely suppress antigen expression vulnerable to CAR T cell therapy.