Uncovering cancer immunotherapy resistance: The key role of tumor intrinsic IFNy response in T cell based therapies

Abstract

La immunoteràpia ha generat grans expectatives en el tractament del càncer, particularment en tumors hematològics. No obstant això, malgrat els seus prometedors efectes en tumors sòlids, els pacients acaben progressant degut a l'aparició de resistències. Per tant, hi ha una necessitat clínica d'identificar els mecanismes pels quals els tumors recauen, per tal de desenvolupar noves estratègies terapèutiques per superar les resistències. Partint d'aquesta evidència, en aquesta tesi es va proposar identificar mecanismes desconeguts de resistència adquirida a teràpies basades en cèl·lules T a tumors sòlids. Utilitzant línies cel·lulars i PDXs dependents de HER2, i un TCB dirigit a aquest antigen, generem models de resistència i identifiquem que la resposta deficient intrínseca al tumor a IFN[Gamma] era l'impulsor de la resistència. A més, vam descobrir que la pèrdua d'expressió de JAK2 era la causa de la senyalització interrompuda d'IFN[Gamma]. Per contra, utilitzant línies cel·lulars i PDXs que expressen CEACAM5, i un TCB contra CEACAM5, identifiquem la pèrdua d'antigen com un mecanisme comú de resistència. Per tant, en aquesta tesi demostrem que l'antigen diana és determinant en el mecanisme predominant de resistència adquirida que apareix als limfòcits redirigits, i trobem un nou paper central de la senyalització intrínseca d'IFN[Gamma] del tumor en la resposta a la immunoteràpia de redirecció de cèl·lules T. Finalment, mitjançant l'ús de cribratges de CRISPR a tot el genoma i de fàrmacs identifiquem noves dianes que obren la via per l'ús de tractaments per recuperar la senyalització de l'IFN[Gamma] en combinació amb immunoteràpies, cosa que pot ser una estratègia terapèutica antitumoral eficaç.

La inmunoterapia ha generado grandes expectativas en el tratamiento del cáncer, particularmente en tumores hematológicos. Sin embargo, a pesar de sus prometedores efectos en tumores sólidos, los pacientes acaban progresando debido a la aparición de resistencias. Por lo tanto, existe una necesidad clínica de identificar los mecanismos por los que los tumores recaen, con el fin de desarrollar nuevas estrategias terapéuticas para superar las resistencias. Partiendo de esta evidencia, en esta tesis se propuso identificar mecanismos desconocidos de resistencia adquirida a terapias basadas en células T en tumores sólidos. Utilizando líneas celulares y PDXs dependientes de HER2, y un TCB dirigido a este antígeno, generamos modelos de resistencia e identificamos que la respuesta deficiente intrínseca al tumor a IFN[Gamma] era el impulsor de la resistencia. Además, descubrimos que la pérdida de expresión de JAK2 era la causa de la señalización interrumpida de IFN[Gamma]. Por el contrario, utilizando líneas celulares y PDXs que expresan CEACAM5, y un TCB contra CEACAM5, identificamos la pérdida de antígeno como un mecanismo común de resistencia. Por lo tanto, en esta tesis demostramos que el antígeno diana es determinante en el mecanismo predominante de resistencia adquirida que aparece a los linfocitos redirigidos, y encontramos un novedoso papel central de la señalización intrínseca de IFN[Gamma] del tumor en la respuesta a la inmunoterapia de redirección de células T. Por último, mediante el uso de cribados de CRISPR en todo el genoma y de fármacos identificamos nuevas dianas que abren la vía para el uso de tratamientos para recuperar la señalización del IFN[Gamma] en combinación con inmunoterapias, lo que puede ser una estrategia terapéutica antitumoral eficaz.

Immunotherapy has raised high expectations in the treatment of cancer, particularly in hematological tumors. However, despite promising effects in solid tumors, patients eventually progress due to the emergence of resistance. Therefore, there is an unmet clinical need to identify the mechanisms by which tumors relapse in order to develop new therapeutic strategies to overcome resistances. Built on this evidence, in this thesis we aimed to identify unknown mechanisms of acquired resistance to T cell-based therapies in solid tumors. Using HER2 driven cell lines and PDXs, and a TCB targeting HER2, we generated models of resistance and identified that tumor intrinsic deficient IFN[Gamma] response was the driver of resistance. Furthermore, we found that JAK2 downmodulation was the cause of the disrupted IFN[Gamma] signaling. By contrast, using CEACAM5 expressing cell lines and PDXs, and a TCB against CEACAM5, we identified the downmodulation of the antigen as a common mechanism of resistance. Therefore, in this thesis we demonstrate that the target antigen is determinant in the acquired resistance mechanism that emerge to redirected lymphocytes, and we found a novel central role of the tumor intrinsic IFN[Gamma] signaling in the response to T cell redirection immunotherapy. Finally, using genome wide CRISPR and drug screenings we identified novel targets that open the avenue for the use of treatments to rewire IFN[Gamma] signaling in combination with immunotherapies, which can be an efficacious antitumor therapeutic strategy.