T-cell surveillance of therapy-induced senescent lymphoma cells in the presence of anti-CD19/CD20 × CD3 bispecific antibodies

Abstract

Background: Molecular heterogeneity and variable treatment sensitivity largely account for patients with diffused large B-cell lymphoma (DLBCL) failing curative Rituximab- CHOP therapy, leading to refractory/relapsed DLBCL with dismal outcomes despite novel next-line options. Therapy-induced state switches such as cellular senescence may affect the long-term outcome but remain understudied. Therapy-induced senescence (TIS) can be marked a double-edged sword, as it is beneficial as a stable arrest program but detrimental due to a senescence-associated pro-inflammatory secretome and stem-like reprogramming. Especially, the T-cell surveillance of senescent B-cell lymphoma deserves further investigation. This study explores how T cells can be harnessed to eliminate TIS lymphoma cells, with a specific view on the immunostimulation of anti- CD19/CD20 × CD3 bispecific antibodies (CD19-BsAb and CD20-BsAb, respectively) in this process. Methods: Our published microarray-based gene dataset was used for gene set enrichment analysis, functional annotation and clustering analysis. A well-established TIS model, treating Bcl2-protected Eµ-myc lymphoma cells with mafosfamide (MAF), was used in co- culture with unstimulated pan T cells from lymphoma-naïve strain-matched donor mice (unstimulated T cells) in the presence or absence of CD19-BsAb or CD20-BsAb. The viability of lymphoma cells and phenotypes of co-cultured T cells were measured by flow cytometry. Results: TIS lymphoma cells exhibited enriched immune response-related genetic signatures, with an increased expression of MHC-I/II, co-stimulatory factors (CD80, CD86) and PD-L1 on the cell surfaces. Unstimulated T cells preferentially killed TIS lymphoma cells, which were prone to interact with and activate the T cells. The CD19-BsAb and CD20-BsAb boosted the interaction of T cells with TIS lymphoma cells, resulting in enhanced T-cell activation, proliferation and anti-lymphoma cytotoxicity. In addition, CD19-BsAb facilitated T cells to interact with proliferating lymphoma cells, leading to some immunogenic cell death of non-chemo-exposed lymphoma cells. PD-L1high TIS lymphoma cells were less sensitive to T-cell killing ex vivo, even in the presence of CD20-BsAb. These findings indicate PD-L1/PD-1 immune checkpoint blockade as a critical co-strategy to enhance T-cell killing against TIS lymphoma cells. Conclusion: This study depicted the immunostimulatory and immunoinhibitory signatures in TIS lymphoma cells. The T-cell-redirecting CD19-BsAb facilitated unstimulated T cells to kill proliferating as well as TIS lymphoma cells, while CD20-BsAb selectively boosted the T-cell killing of TIS lymphoma cells. Furthermore, PD-L1 blunted T-cell cytotoxicity towards TIS lymphoma cells, suggesting the therapeutic application of PD- L1/PD-1 blockade to de-repress senolytic T-cell activity. This study is likely to inspire future clinical research on the T-cell-redirecting BsAb in DLBCL care with the aim to target TIS lymphoma remainders.

Hintergrund: Die molekulare Heterogenität und die unterschiedliche Behandlungssensitivität sind der Grund dafür, dass die kurative R-CHOP-Therapie bei Patienten mit diffus großzelligem B-Zell Lymphom (DLBCL) versagt. Therapieinduzierte Seneszenz (TIS) kann den langfristigen Therapieerfolg beeinflussen, ist aber noch nicht ausreichend erforscht. Als stabiles Arrestprogramm ist TIS vorteilhaft, aber aufgrund eines Seneszenz-assoziierten proinflammatorischen Sekretoms und einer stammzellähnlichen Reprogrammierung auch nachteilig, was sie zu einem zweischneidigen Schwert macht. Die T-Zell-Überwachung des seneszenten Lymphoms bedarf weiterer Untersuchungen. In dieser Studie wird untersucht, wie T-Zellen genutzt werden können, um TIS-Lymphomzellen in Gegenwart von bispezifischen Anti- CD19/CD20 × CD3-Antikörpern (BsAb) zu eliminieren. Methoden: Unser veröffentlichter, Microarray-basierter Genexpressions-Datensatz wurde für die Analyse der Anreicherung von Gensätzen, funktionelle Annotation und Clustering- Analysen verwendet. Bcl2-geschützte Eµ-myc Lymphomzellen, die mit Mafosfamid behandelt wurden, dienten als TIS-Modell, und wurden mit unstimulierten T-Zellen von Lymphom-naïven Mäusen in An- oder Abwesenheit von CD19-BsAb oder CD20- BsAb ko-kultiviert. Die Viabilität der Lymphomzellen und der Phänotyp der T-Zellen wurden mittels Durchflusszytometrie gemessen. Ergebnisse: TIS-Lymphomzellen zeigten angereicherte genetische Signaturen im Zusammenhang mit der Immunantwort und zeigten eine erhöhte Oberflächenexpression von MHC-I/II, CD80, CD86 und PD-L1. Unstimulierte T-Zellen töteten bevorzugt TIS- Lymphomzellen, die dazu neigten, mit den T-Zellen zu interagieren und sie zu aktivieren. Die CD19-BsAb und CD20-BsAb verstärkten die Interaktion der T-Zellen mit den TIS-Lymphomzellen, was zu einer erhöhten T-Zell-Aktivierung, Proliferation

und Anti-Lymphom-Zytotoxizität führte. CD19-BsAb erleichterte es den T-Zellen, proliferierende Lymphomzellen bis zu einem gewissen Grad abzutöten. TIS- Lymphomzellen mit hohem PD-L1-Gehalt waren selbst in Gegenwart von CD20-BsAb weniger empfindlich gegenüber der T-Zell-Tötung ex vivo. Fazit: In dieser Studie wurden die immunstimulierenden und immunhemmenden Signaturen in TIS-Lymphomzellen dargestellt. CD19-BsAb erleichterte unstimulierten T-Zellen die Abtötung der proliferierenden sowie der TIS-Lymphomzellen. CD20-BsAb hingegen verstärkte selektiv die T-Zell-Tötung von TIS-Lymphomzellen. Darüber hinaus schwächte PD-L1 die Zytotoxizität der T-Zellen gegenüber TIS- Lymphomzellen ab, was eine therapeutische Anwendung der PD-L1/PD-1-Blockade zur Derepression der T-Zell-Aktivität nahelegt. Diese Studie dürfte die künftige klinische Forschung zu den T-Zell-umlenkenden BsAbs in der DLBCL-Behandlung inspirieren, mit dem Ziel, TIS-Lymphomreste zu bekämpfen.