Genetically modified antigen specific NK cells

Abstract

T hücresi reseptörü (TCR) gen terapisi, sitotoksik T hücrelerinin aktivitesini tümör antijenlerine doğru yönlendirmek için kullanılabilir. Bununla birlikte, TCR molekülünün heterodimerik yapısından dolayı, gen aktarımıyla ortaya çıkan TCRa ve TCRβ zincirlerinin, T hücresinde endojen olarak eksprese edilen β veya a zincirleriyle eşleşme riski vardır. Yanlış eşleştirme adı verilen bu fenomen, öngörülemeyen özgüllüğe sahip sorunlu karışık TCR dimerlerine yol açar.Grubumuz daha önce yanlış eşleştirme sorununun üstesinden gelmek için fonksiyonel TCR'leri ifade etmek üzere genetiği değiştirilmiş DÖ hücrelerinin (TCR-DÖ hücreleri) kavram kanıtını göstermiştir. Hücre yüzeylerinde CD3δ, CD3γ, CD3ε ve TCRa/ß ifade eden TCR-DÖ hücreleri, MHC-I tarafından sunulan bir antijenik peptidi saptayabilir ve seçici olarak antijene özgü sitotoksik aktivite gösterebilir. NK hücreleri zaten CD3ζ ifade ettiğinden, bunun TCR-DÖ hücrelerinde aşırı ifadesi antijene özgü tetiklemeyi artırmaz. Aksine, CD3ζ aşırı ekspresyonu olan TCR-DÖ hücrelerinde spesifik olmayan hedeflere karşı artan arka plan aktivitesi gözlenir. Bu etkinin altında yatan mekanizma henüz bilinmemektedir.Bu çalışmada, genetik modifikasyon ile ilişkili transkriptomik değişiklikleri anlamak için TCR-DÖ hücrelerinin gen ekspresyon profillerini ayrıntılı olarak analiz etmeyi amaçladık. Sonuçlarımız, CD3ζ aşırı ekspresyonunun kullanımının gen ekspresyon profilini önemli ölçüde etkilediğini ve TCR-DÖ hücrelerinin anormal davranışına yol açabileceğini göstermektedir. CD3ζ'nin vektör tasarımına dahil edilmesinin, TCR-DÖ hücrelerinin antijene özgüllüğü için zararlı olabileceği sonucuna vardık. TCR-DÖ hücrelerinin daha fazla geliştirilmesinde, CD3 kompleksinin yalnızca CD3δγε bileşenlerinin ifadesine dayanmalıdır.

T cell receptor (TCR) gene therapy can be used to redirect the activity of cytotoxic T cells towards tumor antigens. However, due to the heterodimeric nature of the TCR molecule, TCRα and TCRβ chains introduced by gene delivery have a risk of pairing with the endogenously expressed β or α chains in the T cell. This phenomenon, called mispairing, gives rise to problematic mixed TCR dimers with unpredictable specificity.Our group has previously shown the proof-of-concept for NK cells genetically modified to express functional TCRs (TCR-NK cells) to overcome the mispairing problem. TCR-NK cells expressing CD3δ, CD3γ, CD3ε and TCRα/ß on their cell surface can detect an antigenic peptide presented by MHC-I and selectively show antigen-specific cytotoxic activity. Since NK cells already express CD3ζ, its overexpression in TCR-NK cells does not increase antigen-specific triggering. On the contrary, increased background activity against non-specific targets is observed in TCR-NK cells with CD3ζ overexpression. The underlying mechanism of this effect is yet unknown. In this study, we aimed to analyze in detail the gene expression profiles of TCR-NK cells to understand the transcriptomic changes associated with genetic modification. Our results demonstrate that the use of CD3ζ overexpression dramatically effects gene expression profile and might lead to aberrant behavior of TCR-NK cells. We conclude that the inclusion of CD3ζ in vector design may be deleterious to the antigen-specificity of TCR-NK cells. Further development of TCR-NK cells should rely on expression of only CD3δγε components of the CD3 complex.