Dépistage des cellules tueuses naturelles primaires infiltrant les tumeurs à l’aide d’AAV-SB-CRISPR révèle les points de contrôle génétiques pour la thérapie CAR-NK

Avec l’avancée rapide de la biotechnologie et des techniques d’édition génique, la recherche visant à améliorer le potentiel clinique des cellules tueuses naturelles (NK) pour le traitement du cancer attire de plus en plus l’attention. Bien que pleine de potentiel en traitement clinique, le succès de la thérapie par cellules NK est limité par de multiples contraintes. Dans une récente étude publiée dans Nature Biotechnology, les chercheurs ont effectué un dépistage AAV-SB-CRISPR in vivo basé sur les cellules NK primaires, ciblant les cellules NK infiltrant les tumeurs (TINK) dans quatre modèles de tumeurs solides chez la souris. Parallèlement, les chercheurs ont analysé le paysage transcriptomique à cellule unique des cellules TINK et identifié des sous-groupes de cellules NK et des gènes TINK différentiellement exprimés, auparavant inexplorés.

Peng Lei, Paul A. Reynauld, Giacomo Sferluza, Jiayang Luo et d’autres chercheurs de l’Université de Yale ont achevé cette étude en 2030. Ils ont découvert que les cellules NK knock-out (KO) de CALHM2 présentaient une cytotoxicité accrue et une plus grande infiltration tumorale, tant dans les cellules NK primaires de souris que dans les cellules NK modifiées par récepteur antigénique chimérique (CAR) humaines. L’analyse transcriptomique a révélé les gènes et les voies modifiés par le KO de CALHM2. Cette étude offre une compréhension approfondie de la fonction biologique des cellules NK et de l’immunothérapie contre le cancer, et a des implications importantes pour l’application des thérapies immunitaires basées sur l’ingénierie des cellules NK.

Contexte de l’étude

Les cellules NK jouent un rôle crucial dans l’immunothérapie antitumorale. Comparée à la thérapie traditionnelle par cellules CAR-T, la thérapie CAR-NK peut utiliser des cellules NK allogéniques sans impliquer le risque de maladie du greffon contre l’hôte (GVHD). Cependant, les thérapies immunitaires actuelles basées sur les cellules NK font face à plusieurs défis, notamment la rareté des cellules, une capacité de prolifération réduite, et des limitations spécifiques en termes d’efficacité, de durée, ou d’infiltration tumorale.

Ainsi, comment surmonter ces limitations et augmenter la capacité des cellules NK à attaquer les tumeurs devient une question de recherche cruciale. L’objectif de cette étude est de répondre à cette question en utilisant la technologie de dépistage d’édition génique AAV-SB-CRISPR in vivo pour explorer les fonctions potentielles des cellules NK et les possibilités d’application clinique.

Processus de recherche et résultats

L’équipe de recherche a conçu une bibliothèque dense d’ARN guides simples (sgRNA) pour quatre modèles de tumeurs et a effectué un dépistage AAV-SB-CRISPR in vivo directement dans les cellules NK primaires. Ils ont extrait les cellules NK des tumeurs et de la rate et ont collecté des données transcriptomiques. Ceci a permis de reconnaître à la fois, par des modifications génétiques au niveau CRISPR, les inhibiteurs fonctionnels intrapersonnels des cellules NK, et, par une analyse transcriptomique à cellule unique, de dévoiler un ensemble de gènes spécifiquement sous-exprimés dans les cellules TINK.

Grâce à cette étude, les chercheurs ont découvert que le knock-out du gène CALHM2 augmentait considérablement la capacité des cellules NK à tuer les cellules cancéreuses in vitro ainsi que leur capacité d’infiltration tumorale in vivo. Il a été démontré que l’ablation de CALHM2 peut améliorer les capacités de destruction des tumeurs par les cellules CAR-NK92 humanisées, avec des analyses de voies montrant que le knock-out de CALHM2 altère plusieurs voies.

Conclusions et importances de l’étude

Peng Lei, Paul A. Reynauld et l’équipe de recherche ont, par le biais du dépistage génétique in vivo des cellules NK, identifié et validé le gène CALHM2 comme un point de contrôle génétique intrinsèque limitant la fonction des cellules NK. L’ablation de CALHM2 peut améliorer de manière significative les fonctions des cellules NK, offrant ainsi une nouvelle perspective pour l’immunothérapie anticancéreuse. Cette découverte fournit un nouveau cible pour l’ingénierie des cellules NK, avec une valeur scientifique et clinique significative dans le traitement du cancer par les cellules NK.

Points forts de l’étude

• Utilisation de la technologie de dépistage AAV-SB-CRISPR in vivo pour identifier avec succès le gène de point de contrôle CALHM2 limitant la fonction des cellules NK.
• Révélation de la différenciation des sous-groupes des cellules TINK par analyse transcriptomique à cellule unique.
• Validation de l’effet d’amélioration de la fonction des cellules NK et CAR-NK suite à l’ablation de gènes spécifiques, augmentant leur potentiel antitumoral.
• Une compréhension intégrée des fonctions biologiques des cellules NK et de leur potentiel pour le traitement du cancer apporte une nouvelle perspective.

Cette étude, réalisée par Peng Lei, Paul A. Reynauld, Giacomo Sferluza, Jiayang Luo et leurs collègues de l’Université de Yale (Yale University), a été acceptée pour publication dans la revue Nature Biotechnology le 10 mai 2024. L’étude, à travers une conception expérimentale complète et l’application de technologies innovantes, a enrichi les connaissances sur la biologie des cellules NK et proposé de nouvelles stratégies et perspectives pour le traitement du cancer basé sur les cellules NK, démontrant que la régulation précise des mécanismes inhibiteurs internes des cellules NK peut améliorer efficacement leur capacité à combattre le cancer.