Antigen specificity of tumor-infiltrating lymphocytes (TILs) in non-small cell lung cancer (NSCLC)

Abstract

Increasing the total numbers of tumor-specific lymphocytes among T cell populations used for adoptive cell therapies could dramatically increase overall tumor eradication efficiencies in cancer patients. By analyzing T cell receptor (TCR) repertoires in tumor and adjacent normal tissues of three non-small cell lung cancer patients, this study used an antigen-agnostic approach to identify potentially tumor-specific TCR clonotypes in highly heterogenous tumor-infiltrating lymphocyte (TIL) populations. Hence, TCRs from tumor-enriched and programmed cell death protein 1 (PD-1)-positive TILs were used to generate transgenic TCR-T cells via retroviral transduction of healthy donor lymphocytes. When tested for the recognition of patient-specific neoantigen candidates, three patient P18-derived TCRs specifically recognized a mutated KRASQ61H neoantigen via HLA-A*01:01. Moreover, the three KRASQ61H-specific TCRs formed a specificity cluster exhibiting highly homologous CDR3 antigen recognition motifs. Hence, TCRs from two additional specificity clusters were analyzed that mediated similar reactivity patterns when tested on partially HLA-matched allogeneic cell lines. Consistent with the literature, TCRs of cluster G recognized two pathogen-derived antigens and the non-mutated tumor-associated antigen TMEM161A via HLA-A*02:01. In summary, nine tumor-reactive TCRs were identified either recognizing the KRASQ61H neoantigen or TMEM161A. Therefore, the presented data substantially support the efforts to further develop antigen-agnostic, personalized T cell immunotherapies.

Die Wirksamkeit adoptiver Zelltherapien zur Behandlung von Tumoren könnte erheblich gesteigert werden, wenn Krebspatienten mit höheren Anzahlen tumorspezifischer T-Zellen behandelt würden. Mithilfe eines Antigen-agnostischen Ansatzes, der auf dem dezidierten Vergleich von T-Zell-Rezeptor-Repertoires in Tumor- und angrenzendem Normalgewebe von drei Patienten mit nicht-kleinzelligem Lungenkrebs basiert, sollten im Rahmen der vorliegenden Studie potenziell tumorspezifische T-Zell-Klonotypen in heterogenen Populationen tumorinfiltrierender Lymphozyten (TILs) identifiziert werden. Hierfür wurden T-Zell-Rezeptoren (TZRs) aus im Tumor angereicherten, Programmed cell death protein 1 (PD1)-positiven Klonotypen verwendet, um TZR-transgene T-Zellen mittels retroviraler Transduktion gesunder Spenderlymphozyten zu erzeugen. Mittels Antigen-Screenings mit patientenspezifischen Neoantigen-Kandidaten wurden schließlich drei TZRs des Patienten P18 identifiziert, die spezifisch ein mutiertes KRASQ61H-Neoantigen über HLA-A*01:01 erkannten. Des Weiteren bildeten die drei KRASQ61H-spezifischen TZRs ein Spezifitätscluster, das aus jeweils ähnlichen CDR3-Sequenzen mit hochgradig homologen Antigen-Bindestellen bestand. Daher wurden TZRs aus zwei weiteren Spezifitätsclustern analysiert, die jeweils übereinstimmende Spezifitäten gegen allogene Zelllinien mit teilweise übereinstimmenden HLAs aufwiesen. Übereinstimmend mit der vorliegenden Literatur erkannten die TZRs des Clusters G zwei Pathogen-assoziierte Antigene sowie das nicht mutierte tumor-assoziierte Antigen TMEM161A über HLA-A*02:01. Zusammenfassend konnten also neun tumorreaktive TZRs identifiziert werden, die entweder das KRASQ61H-Neoantigen oder TMEM161A erkannten. Die hier präsentierten Daten tragen daher erheblich zur Entwicklung Antigen-agnostischer, personalisierter T-Zell-Immuntherapien bei.