Modulating the glycolytic or Wnt-beta-catenin signaling pathway to generate EBV-specific human CD8+ cytotoxic T lymphocytes with stem cell memory and central memory properties (EBV-CTLSCM/CM)
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Die transplantationsassoziierte lymphoproliferative Erkrankung ist eine ernste und lebensbedrohliche Krankheit, die durch das Epstein Barr Virus (EBV) in immunsupprimierten Patienten nach der hämatopoetischen Stammzelltransplantation (HSZT) verursacht wird.
Hochdosis-Chemotherapie oder Ganzkörperbestrahlung verursachen eine massive Beeinträchtigung des Immunsystems von HSZT-Patienten und erhöhen das Risiko von opportunistischen und rezidivierenden Infektionen.
Die in vitro Generierung und ein adoptiver Zelltransfer von EBV-spezifischen zytotoxischen CD8+ T Lymphozyten, die „stem cell memory“ (EBV-CTLSCM) und „central memory“ (EBV-CTLCM) Eigenschaften aufweisen, stellen eine interessante Möglichkeit dar, um die antivirale Immunität zu verbessern. Ein großer Vorteil dieser Zellen ist ihre verlängerte Lebensdauer und erhöhte Selbsterneuerung im Vergleich zu „effector memory T cells“ und Effektor-T-Zellen (TEFF).
Das Ziel dieser Arbeit war es, verschiedene Methoden zur in vitro Generierung von antigen-spezifischen „stem cell memory“ (TSCM)- und „central memory“ (TCM)- ähnlichen T-Zellen zu untersuchen. Dafür wurden naive CD45RA+ CD8+ T-Zellen aus „peripheral blood mononuclear cells“ (PBMC) von gesunden Probanden isoliert und wöchentlich mit EBV-spezifischen Peptiden in der Anwesenheit von Rapamycin, 2-Deoxy-Glukose (2-DG) oder TWS119 stimuliert. Es wurde nachgewiesen, dass alle drei Inhibitoren in der Lage sind die Differenzierung der T-Zellen zu regulieren, wodurch diese vorwiegend CD45RA, CD95, CD62L und CCR7 exprimieren, was auf den Phänotyp der TSCM- und TCM- ähnlichen T-Zellen hindeutet. Allerdings zeigen unsere Untersuchungen, dass Rapamycin unter anderem sehr stark das Zellwachstum und die Antigenspezifität der behandelten T-Zellen inhibiert hat. Aus diesem Grund wurden keine weiteren Versuche mit Rapamycin behandelten T-Zellen durchgeführt.
Stoffwechsel-Analysen zeigten, dass 2-DG und TWS119 behandelte naive CD8+ T Zellen (EBV-CTLSCM/CM Zellen) einen TSCM- und TCM- ähnlichen “quiescent“ Stoffwechsel aufweisen, wobei die Energie im Form von ATP vorwiegend durch die oxidative Phosphorylierung (OXPHOS) gewonnen wird. Zusätzlich exprimierten EBV-CTLSCM/CM Zellen die „homing“ Marker CCR7 und CD62L und wiesen dadurch eine erhöhte Migrationskapazität im Vergleich zu TEFF Zellen auf.
In der Anwesenheit von EBV-infizierten B Zellen (B-LCLs) konnten 2-DG behandelte EBV-CTLSCM/CM Zellen in vitro IFN-ɣ sezernieren. Allerdings konnte die zytotoxische Aktivität gegen die B-LCLs in einem „chromium release assay“ nicht bestätigt werden. Im Gegensatz dazu zeigten die TWS119 behandelten EBV-CTLSCM/CM Zellen nicht nur eine sehr gute IFN-ɣ Produktion in vitro sondern auch eine viel höhere Zytotoxizität (40%) gegen B-LCLs.
Um das Langzeitüberleben von 2-DG behandelten EBV-spezifischen CTLSCM/CM Zellen in Abwesenheit des Antigens (B-LCL) zu testen, wurden diese in NOD/SCID-IL2Rcγnull (NSG)-Mäuse unter Zugabe von ILR13-Fc (IL15 mit erhöhter Halbwertszeit) transferiert. Nach 14 Tagen konnten nur 1.8% von 2-DG behandelten EBV-CTLSCM/CM Zellen in peripherem Blut dieser Mäuse detektiert werden, was auf eine verminderte Überlebensdauer dieser Zellen in vivo hinweist.
Nach dem adoptiven Zelltransfer von EBV-spezifischen CTLSCM/CM Zellen in NOD/SCID-IL2Rcγnull (NSG)-Mäuse, welche mit MHC-angepassten B-LCLs transplantiert wurden, konnte man ebenfalls nur sehr geringe Mengen von 2-DG behandelten EBV-CTLSCM/CM Zellen detektieren. Das Tumorwachstum in Kontroll-Mäusen und in Mäusen, die mit T Zellen transfundiert wurden, war vergleichbar. Folglich konnten die 2-DG behandelten EBV-CTLSCM/CM Zellen keine anti-tumorale Antwort gegen B-LCL induzieren.
Im Gegensatz zu 2-DG behandelten EBV-CTLSCM/CM Zellen wiesen TWS119 behandelte EBV-CTLSCM/CM Zellen eine verbesserte Überlebensdauer in Abwesenheit von B-LCL auf. Dementsprechend wurden 30% der TWS119 behandelten EBV-CTLSCM/CM Zellen in der Milz und im Blut der am Tag 28 geopferten Mäuse detektiert.
Außerdem zeigten TWS119 behandelte EBV-CTLSCM/CM Zellen eine Anti-Lymphom Aktivität wodurch B-LCL transplantierte Mäuse, die mit TWS119 behandelten EBV-CTLSCM/CM Zellen innerhalb des adoptiven Zelltransfers transfundiert wurden, eine Überlebensrate bis zu 80 Tage aufwiesen. Trotz allem wurde in den untersuchten Mäusen eine geringe Anzahl von Tumorzellen detektiert, was darauf hinweist, dass TWS119 behandelte EBV-CTLSCM/CM Zellen das Tumorwachstum kontrollieren, jedoch keine Tumor-Regression induzieren können.
Zusammenfassend waren naive CD45RA+ CD8+ T-Zellen, die mit TWS119 behandelt wurden, weit funktionaler und effizienter als T-Zellen, die mit Rapamycin oder 2-DG behandelt wurden.
In vitro generierte CTLSCM/CM Zellen stellen einen vielversprechenden Ansatz zur Vorbeugung von opportunistischen viralen Infektionen in immunsupprimierten Patienten nach einer HSZT dar.