Devising Advanced TCR-T-cells to eradicate OSteosarcoma

Die Heilungsrate bei der Behandlung von Osteosarkom (OS), einer aggressiven Krebsart mit vielen Todesfällen in betroffenen Kindern und Jugendlichen, hat sich in den letzten 40 Jahren nicht verbessert. In Anbetracht der beträchtlichen Anzahl von OS-assoziierten Mutationen und Möglichkeiten durch innovationsgetriebene personalisierte T Zell Therapien mit immer besser werdendem Heilungspotential ist solch ein Stillstand nicht weiter akzeptabel. Als therapeutischer Angriffspunkt werden OS-assoziierte Tumorantigene auf der Oberfläche der Tumorzellen abgebildet, und zwar als kurze Peptide, die auf MHC Molekülen präsentiert und von tumorinfiltrierenden CD4+ Helfer T Zellen und CD8+ zytotoxischen T Zellen (CTLs) erkannt werden können. CTLs, die mit dem entsprechenden T Zell Rezeptor (TCR) ausgestattet sind, können Zielzellen eliminieren, selbst wenn diese nur ein einziges Antigen präsentieren. Auf Grund der Komplexitäten, die die Interaktionen zwischen OS und dem T Zell Kompartment charakterisieren, sowie auch der Limitierungen der TCR-Reaktivität durch die negative Selektion im Thymus, prophezeien wir, dass bahnbrechende Errungenschaften eine perfekt abgestimmte multidisziplinäre Herangehensweise erfordern. Deswegen wird unser Team seine breite Expertise in den Bereichen der Krebsbiologie, der T Zell und molekularen Immunologie, sowie in der Biotechnologie und Systembiologie kombinieren. Wir werden personalisierte OS-assoziierte Antigene und deren passende TCRs, sowie T Zell- und OS-intrinsische Regulationsmechanismen, die Resistenzmechanismen zugrunde liegen, identifizieren. Dieser Ansatz wird letztendlich ermöglichen, autologe CTLs mit verbessertem Potential zur Tumoreliminierung zu entwickeln. Zu diesem Zweck werden wir rekombinante tumor-angereicherte TCRs herstellen, die aus TILs aus OS-Patienten isoliert wurden. Mit diesen TCRs werden anschließend Hefe-präsentierte Peptid-MHC Bibliotheken nach den passenden Peptidantigenen durchsucht. In einem komplementären Ansatz werden wir zuerst T Zell Epitope nach ihrem Potential zur Tumorerkennung klassifizieren und danach die entsprechenden TCRs identifizieren. Nach funktioneller Validierung von TCR-Antigen Paaren in vitro, in Tumorproben und in vivo werden wir computergestützte, biophysikalische und protein-basierte Herangehensweisen kombinieren um funktional verbesserte und patientenspezifische TCRs zu generieren. Parallel dazu werden wir Strategien zur OS-Präkonditionierung und zur Generierung von T Zellen, die widerstandsfähig gegenüber der immunsuppressiven Umgebung im Tumor sind, entwickeln. Mit CRISPR-Cas9 und DNA-Barcode-basierten Screens werden wir T Zell- und OS-intrinsische Mechanismen der Immunresistenz entschlüsseln. Wir werden uns auf OS-spezifische Strategien fokussieren, um mit der Oberflächenexpression und TCR-Zugänglichkeit von MHC Klasse I zu interferieren. Außerdem wollen wir T Zell- und OS-intrinsische Signalwege identifizieren, die die Antigensensitivität und Effektorfunktionen von CTLs beeinflussen. Wir erwarten, dass wir das Fundament für eine heilende OS Behandlung in Österreich und auch anderswo legen und Pionierarbeit für effektive und gut verträgliche Therapien für solide Tumore leisten.