Next generation CAR T cells targeting HER2-positive tumors

Abstract

Tot i els avenços significatius en teràpies anti-HER2 en les darreres dècades, persisteixen les resistències primàries o adquirides, juntament amb efectes adversos associats a causa de l'expressió generalitzada de HER2 en teixits normals, com el cor o els pulmons. Per tant, el desenvolupament de tractaments més efectius i segurs per a tumors HER2-positius, especialment en estadis avançats i metastàsics, continua sent una necessitat clínica important no satisfeta. Tot i que la redirecció de limfòcits T amb anticossos bispecífics (TCBs) o receptors d'antigen quimèric (CARs) ha mostrat èxit en certs tipus de càncers hematològics, la seva eficàcia contra tumors sòlids continua sent limitada, en part a causa de l'escassetat d'antígens específics del tumor (TSAs, per les sigles en anglès). p95HER2, una forma truncada de HER2 sovint expressada en tumors amb sobreexpressió de HER2, és un prometedor TSA per al desenvolupament d'immunoteràpies dirigides. Aquesta tesi presenta el desenvolupament de cèl·lules CAR T de segona generació dirigides a p95HER2, que van mostrar una activitat robusta contra línies cel·lulars que expressen p95HER2 tant in vitro com in vivo. Tot i això, l'eficàcia contra xenoempelts derivats de pacients (PDXs) va ser limitada. Per millorar la seva eficàcia, equipem aquestes cèl·lules CAR T amb anticossos bispecífics de cèl·lules T que es dirigeixen a CD3 i HER2 (TECH2s), l'afinitat dels quals es va modular per unir-se a cèl·lules que sobreexpressen HER2 però no aquelles que expressen nivells normals de la proteïna. Aquesta estratègia, coneguda com a "cèl·lules CAR T d'última generació", anomenada p95HER2.CAR-TECH2Me, va exhibir una activitat antitumoral molt potent en PDXs p95HER2-/HER2-positius sense efecte en cèl·lules que expressen nivells fisiològics de HER2, demostrant el seu potencial com una estratègia immunoterapèutica segura i efectiva contra un subconjunt de pacients amb tumors HER2-positius.

A pesar de los avances significativos en terapias anti-HER2 en las últimas décadas, persisten las resistencias primarias o adquiridas, junto con efectos adversos asociados debido a la expresión generalizada de HER2 en tejidos normales, como el corazón o los pulmones. Por lo tanto, el desarrollo de tratamientos más efectivos y seguros para tumores HER2-positivos, especialmente en estadios avanzados y metastásicos, sigue siendo una necesidad clínica importante no satisfecha. Aunque la redirección de linfocitos T con anticuerpos bispecíficos (TCBs) o receptores de antígeno quimérico (CARs) ha mostrado éxito en ciertos tipos de cánceres hematológicos, su eficacia contra tumores sólidos sigue siendo limitada, en parte debido a la escasez de antígenos específicos del tumor (TSAs, por sus siglas en inglés). p95HER2, una forma truncada de HER2 frecuentemente expresada en tumores con sobreexpresión de HER2, es un prometedor TSA para el desarrollo de inmunoterapias dirigidas. Esta tesis presenta el desarrollo de células CAR T de segunda generación dirigidas a p95HER2, que mostraron una actividad robusta contra líneas celulares que expresan p95HER2 tanto in vitro como in vivo. Sin embargo, la eficacia contra xenoinjertos derivados de pacientes (PDXs) fue limitada. Para mejorar su eficacia, equipamos estas células CAR T con anticuerpos bispecíficos de células T que se dirigen a CD3 y HER2 (TECH2s), cuya afinidad se moduló para unirse a células que sobreexpresan HER2 pero no aquellas que expresan niveles normales de la proteína. Esta estrategia, conocida como "células CAR T de última generación", llamada p95HER2.CAR-TECH2Me, exhibió una actividad antitumoral muy potente en PDXs p95HER2-/HER2-positivos sin efecto en células que expresan niveles fisiológicos de HER2, demostrando su potencial como una estrategia inmunoterapéutica segura y efectiva contra un subconjunto de pacientes con tumores HER2-positivos.

Despite significant advancements in anti-HER2 therapies in recent decades, primary or acquired resistances persist, along with associated adverse effects due to widespread HER2 expression in normal tissues, such as the heart or lungs. Therefore, the development of more effective and safer treatments for HER2-positive tumors, especially in advanced and metastatic stages, remains a significant unmet clinical need. Although redirecting T lymphocytes with bispecific antibodies (TCBs) or chimeric antigen receptors (CARs) has shown success in certain hematological cancers, its efficacy against solid tumors remains limited, partly due to the scarcity of tumor-specific antigens (TSAs). p95HER2, a truncated form of HER2 frequently expressed in tumors with HER2 overexpression, is a promising TSA for the development of targeted immunotherapies. This thesis presents the development of second-generation CAR T cells targeting p95HER2, which exhibited robust activity against p95HER2-expressing cell lines both in vitro and in vivo. However, efficacy against patient-derived xenografts (PDXs) was limited. To enhance their efficacy, we equipped these CAR T cells with bispecific T cell engagers targeting CD3 and HER2 (TECH2s), whose affinity was modulated to bind cells that overexpress HER2 but not those expressing normal levels of the protein. This strategy, known as "next-generation CAR T cells", named p95HER2.CAR-TECH2Me, demonstrated highly potent antitumor activity in p95HER2-/HER2-positive PDXs with no effect on cells expressing physiological levels of HER2, showcasing its potential as a safe and effective immunotherapeutic strategy against a subset of patients with HER2-positive tumors.