Armierung von NK-Zellen mit den PSCA-spezifischen chimären Antigenrezeptoren NKp46-αPSCA und NKp46-KiBAP-αPSCA

Bei den konventionellen Krebstherapien kommt es häufig zu einer Wiederkehr des Tumors, da meist einzelne Tumorzellen und abgesiedelte Metastasen im Körper verbleiben. Vor diesem Hintergrund hat die Entwicklung neuer Behandlungsmethoden, die spezifisch die Tumorzellen erkennen und eliminieren und zudem gesunde Körperzellen schonen, eine große Bedeutung in der heutigen Krebsforschung. Eine erfolgsversprechende Strategie ist die Generierung von tumorspezifischen, zytotoxischen Immuneffektorzellen, zum Beispiel T-Lymphozyten und Natürlichen Killerzellen, durch die genetische Modifikation mit einem chimären Antigenrezeptor (CAR). Dabei gibt es bereits weitreichende Studien mit T-Lymphozyten, so dass sich nun das Forschungsinteresse immer mehr auf die NK-Zellen richtet. Im Gegensatz zu CAR-armierten T-Lymphozyten sind sie in der Lage ihr antitumorales Potenzial nicht nur gegen Antigen-positive sondern auch MHC-Klasse I-negative Tumorzellen zu richten. Mögliche Zielstrukturen der CAR sind tumorassoziierte Antigene, wie das Prostata-spezifische Stammzellantigen (PSCA). Es wird auf über 94 % der humanen primären Prostatakarzinome und deren Knochenmetastasen verstärkt exprimiert, jedoch kaum auf Normalgewebe. PSCA ist somit ideal für eine Immuntherapie geeignet. Die bisher in Studien verwendeten CAR-armierten NK-Zellen wiesen eine feststehende Spezifität gegenüber einem bestimmten Tumorantigen auf. Allerdings ist die Expression von Tumorantigenen innerhalb des Tumors sehr heterogen oder wird durch Tumorevasionsmechanismen herunterreguliert. Dies begrenzt die Reaktivität CAR-armierter NK-Zellen. Durch die Generierung eines CAR, dessen Spezifität gegenüber einem Tumorantigen ausgetauscht werden kann, wäre der universelle Einsatz CAR-armierter NK-Zellen in der adjuvanten Immuntherapie von Tumorerkrankungen möglich. Im Hauptteil dieser Arbeit wurden die permanente NK-Zelllinie YTS und primäre humane NK-Zellen mittels lentiviralen Gentransfers mit einem PSCA-spezifischen CAR, bestehend aus dem gegen PSCA gerichteten Einzelkettenantikörper αPSCA und dem aktivierenden NK-Zellrezeptor NKp46, armiert. Die generierten NK-Zellen wiesen eine über längere Zeiträume stabile Oberflächenexpression des CAR αPSCA-NKp46 auf. Die Kreuzvernetzung des CAR mit seinem Antigen führte zunächst zu keiner selektiven Immunantwort der CAR-armierten YTS und primären NK-Zellen gegenüber histogenetisch verschiedenen, PSCA-exprimierenden Tumorzelllinien. Erst nach gleichzeitiger Überexpression des mit NKp46 assoziierten Signaladaptermoleküls CD3-ζ wurde eine Aktivierung der Effektorfunktionen der YTS NK-Zellen induziert. Dies zeigte sich zum einen in der Expression von CD107a als Degranulationsmarker sowie der Freisetzung des inflammatorischen Zytokins IFN-γ. Zum anderen wiesen die CAR-armierten und CD3-ζ-exprimierenden YTS NK-Zellen eine spezifische Zytotoxizität gegenüber MHC-Klasse I- und PSCA-exprimierenden Tumorzellen auf. Im anschließenden Teil der Arbeit wurde ein modular aufgebauter CAR generiert, bei dem der Einzelkettenantikörper und folglich die Spezifität gegenüber Tumorantigenen austauschbar ist. Dazu wurden YTS NK-Zellen durch lentiviralen Gentransfer mit dem biotinylierbaren NKp46-NK-Zellrezeptor NKp46-KiBAP modifiziert, der über mehrere Monate stabil auf der Oberfläche exprimiert wurde. Die exogene als auch endogene Biotinylierung des Rezeptors wurde mittels einer Biotinproteinligase demonstriert. Unter Ausnutzung der sehr starken Biotin-Avidin-Bindung wurde die Assoziation mit einem Einzelkettenantikörper nachgewiesen. Dafür wurde exemplarisch der gegen PSCA gerichtete, biotinylierbare Einzelkettenantikörper αPSCA-BAP verwendet. Diese Arbeit zeigt, dass eine spezifische Erkennung und effiziente Lyse von PSCA-exprimierenden Tumorzellen durch die generierten CAR-armierten NK-Zellen erfolgte, wobei zum ersten Mal NKp46 als Bestandteil eines CAR verwendet wurde. Zudem wurde ein modular aufgebauter CAR generiert, dessen Spezifität gegenüber Tumorantigenen austauschbar ist. Diese neuartige Strategie ermöglicht erstmalig eine flexible Armierung von NK-Zellen und stellt damit einen wesentlichen Vorteil bei der Behandlung verschiedener Krebserkrankungen dar