Generation of TGFβR2(-1) neoantigen-specific human T cell receptors from transgenic mice

Abstract

Adoptive T cell therapy (ATT) has recently become broadly applicable in the fight against cancer. This therapy involves grafting of a new antigen specificity through T cell receptors (TCRs) transfer into patients’ T cells. Once ‘armed’ in this way, the T cells are transferred back into the patient’s bloodstream where they find and destroy their target. The most critical points are the choice of the target antigen and whether this antigen is processed and presented on major histocompatibility complex molecules (MHC) with high affinity. Here, we generated two TCRs against Transforming Growth Factor β Receptor 2 mutation (TGFβR2(-1)) using humanized mice ABabDR4 that express a diverse human TCR repertoire restricted to HLA-DRA/DRB1*0401(HLA-DR4). The TGFβR2(-1) neoantigen derives from a frameshift peptide caused by a shift of the open reading frame due to the deletion of one adenine (-1) within a microsatellite sequence. This somatic mutation is frequently expressed in microsatellite instable colorectal cancers (MSI-CRC) and other gastric cancer types but has not been found in healthy tissues, therefore it is a truly tumor-specific antigen (neoantigen), shared between different tumor types. We showed that ABabDR4-derived TGFβR2(-1)-specific TCRs transferred onto human CD4+ T cells recognize the neoantigen TGFβR2(-1) endogenously processed and presented on a particular MHC II molecule, HLA-DR4. We also demonstrated that both TGFβR2(-1)-reactive TCRs (TCR1414_1 and TCR1414_2) can recognize CRC cell line SW48 and HCT116 naturally expressing the TGFβR2(-1) mutation. The data presented herein suggest that HLA-DR4-restricted TCRs against the TGFβR2(-1) recurrent neoantigen can be valuable candidates for adoptive T cell therapy of a sizeable number of cancer patients.

Die adoptive T-Zelltherapie (ATT) ist im Kampf gegen Krebs breit einsetzbar geworden. Bei dieser Therapie wird durch die Expression von T-Zell-Rezeptoren (TCRs) in T-Zellen von Patienten eine neue Antigenspezifität übertragen. Sobald die T-Zellen auf diese Weise "bewaffnet" sind, werden die T-Zellen zurück in den Blutkreislauf des Patienten transferiert, wo sie ihr Ziel auf Tumorzellen finden und den Tumor zerstören. Die kritischsten Punkte sind die Wahl des Zielantigens und die Frage, ob das Antigen prozessiert wird und mit hoher Affinität an Haupthistokompatibilitätskomplex-Molekülen (MHC) bindet. In dieser Arbeit wurden zwei TCRs generiert, die eine Mutation des Transforming Growth Factor β Rezeptor 2 (TGFβR2(-1)) erkennen. Für die Generierung wurden humanisierte ABabDR4 Mäuse verwendet, die ein diverses menschliches TCR-Repertoire exprimieren, das auf HLA-DRA/DRB1*0401 (HLA-DR4) restringiert ist. Das TGFβR2(-1)-Neoantigen ist ein Frameshift-Peptid, das durch eine Verschiebung des Leserasters aufgrund einer Deletion eines Adenins (-1) innerhalb einer Mikrosatellitensequenz verursacht wird. Diese somatische Mutation wird häufig bei Mikrosatelliten-instabilen Kolorektalkarzinomen (MSI-CRC) und anderen Mikrosatelliten-instabilen Krebsarten gefunden, jedoch nicht in gesundem Gewebe. Daher handelt es sich um ein tumorspezifisches Antigen (Neoantigen), das darüber hinaus in Tumoren unterschiedlicher Patienten vorkommt. Wir haben gezeigt, dass in ABabDR4 Mäusen generierte TGFβR2(-1)-spezifische TCRs, die in humanen CD4+ T-Zellen exprimiert wurden, das Neoantigen TGFβR2(-1) erkennen, das endogen prozessiert und auf bestimmten MHC-II-Molekülen, HLA-DR4, präsentiert wird. Weiterhin haben wir gezeigt, dass beide TGFβR2(-1)-reaktiven TCRs (TCR1414_1 und TCR1414_2) die CRC-Zelllinie SW48 und HCT116, die die TGFβR2(-1)-Mutation natürlich exprimieren, erkennen können. Die hier vorgestellten Daten legen nahe, dass HLA-DR4-restringierte TCRs gegen das TGFβR2(-1)-Neoantigen in der adoptiven T-Zelltherapie einer beträchtlichen Anzahl von Krebspatienten eingesetzt werden könnten.