Le rôle co-stimulateur de CD28 améliore la fonction des cellules CAR-NK via l’axe de signalisation LCK/CD3ζ/ZAP70

Contexte et objectifs de l’étude

La thérapie par cellules T à récepteur antigénique chimérique (Chimeric Antigen Receptor, CAR) a montré des effets significatifs dans le traitement de certains patients atteints de cancers avancés. Cependant, la thérapie CAR-T comporte de nombreuses limitations, telles qu’un coût élevé, un processus de fabrication complexe, ainsi que des syndromes de libération de cytokines et une neurotoxicité. Par conséquent, les chercheurs se tournent vers des alternatives, parmi lesquelles les cellules Natural Killer (NK) représentent un candidat prometteur pour l’immunothérapie du cancer, car elles peuvent être utilisées comme thérapie cellulaire prête à l’emploi sans provoquer de maladie du greffon contre l’hôte (Graft-Versus-Host Disease, GVHD).

Dans cette étude, les chercheurs ont examiné l’impact de différentes molécules co-stimulatrices sur l’activité antitumorale des cellules NK dans la construction de CAR ciblant CD70. L’objectif était d’identifier le domaine de signalisation co-stimulateur le plus efficace et d’évaluer son efficacité antitumorale dans divers modèles de xénogreffe.

Source de l’article

Les principaux auteurs de cet article incluent Sunil Acharya et Rafet Basar, provenant du centre MD Anderson Cancer Center de l’Université du Texas, de l’Université de Houston et d’autres institutions de recherche. Cette étude a été publiée dans la revue “Cancer Discovery”.

Processus et méthodes de l’étude

Aperçu du processus de recherche

L’équipe de recherche a construit plusieurs systèmes CAR ciblant CD70, intégrant chacun des domaines de signalisation co-stimulateurs associés aux cellules NK (DAP10 et DAP12), aux cellules T (CD28) ou un double domaine co-stimulateur (4-1BB). La recherche s’est déroulée en plusieurs étapes : a) Préparation et sélection in vitro des cellules NK avec différentes structures CAR ; b) Analyse de l’activité antitumorale de ces cellules NK in vivo et in vitro ; c) Étude détaillée des mécanismes de signalisation pour explorer si le rôle co-stimulateur de CD28 améliore la fonction des cellules CAR-NK via les voies de signalisation traditionnelles des récepteurs des cellules T (TCR).

Préparation des cellules et construction des CAR (génération et sélection in vitro)

Les chercheurs ont d’abord analysé l’expression de CD70 dans divers types de tumeurs solides et de malignités hématologiques, en utilisant la technique d’immunohistochimie sur micro-arrays tissulaires (IHC) et la cytométrie en flux. Les résultats ont confirmé que CD70 est surexprimé dans de nombreux cancers et exprimé à faible niveau dans les tissus normaux, validant CD70 comme une cible potentielle pour les CAR.

Ensuite, l’équipe a conçu plusieurs constructions de CAR basées sur CD27, les reliant avec les domaines de signalisation co-stimulateurs DAP10/DAP12 associés aux cellules NK, ainsi que CD28 et 4-1BB associés aux cellules T. Ces gènes CAR ont été transférés dans des cellules NK d’origine sanguine de cordon ombilical par transduction et sélection in vitro. Les expériences ont montré une efficacité similaire de transduction des cellules CAR-NK, et leur prolifération et sécrétion de cytokines in vitro n’ont pas montré de différences significatives. Les différentes cellules CAR-NK ont montré diverses capacités cytotoxiques contre des lignées cellulaires cancéreuses, évaluant ainsi leur fonction effectrice.

Expériences de stimulation à long terme et répétée et analyse de multifonctionnalité

Les chercheurs ont simulé l’environnement complexe d’un patient atteint de cancer en menant des expériences de re-challenge tumoral répété in vitro à long terme. Les résultats ont montré que les cellules CAR-NK avec le domaine de signalisation co-stimulateur CD28 (CAR27-28ζ) présentaient une cytotoxicité à long terme renforcée contre les cellules tumorales CD70 positives. De plus, l’analyse de la multifonctionnalité au niveau cellulaire unique via la plateforme IsoPlexis a révélé que les cellules NK CAR27-28ζ montraient une haute multifonctionnalité, sécrétant principalement des cytokines effectrices et chimiotactiques à l’état basal et après stimulation CAR.

L’utilisation de la cytométrie de masse par temps de vol (CYTOF) a démontré que les cellules CAR-NK avec le domaine co-stimulateur CD28 maintenaient un niveau élevé de capacité cytotoxique après plusieurs challenges tumoraux répétés, exprimant des niveaux stables de cytokines effectrices telles que la perforine et la granzyme B.

Expériences in vivo dans des modèles animaux

Dans quatre modèles de tumeurs (deux modèles de malignités hématologiques et deux modèles de tumeurs solides), les cellules NK CAR27-28ζ ont montré une activité antitumorale significative et une survie prolongée. Notamment, dans le modèle murin de lymphome de Burkitt Raji CD70+ hautement invasif, les cellules NK CAR27-28ζ ont démontré l’efficacité antitumorale la plus remarquable.

Étude des mécanismes de signalisation de la co-stimulation par CD28

Pour explorer les voies de signalisation en aval de la co-stimulation par CD28 dans les cellules NK, les chercheurs ont observé que la délétion du domaine PYAP de CD28 ou la mutation des résidus tyrosine ITAM réduisaient significativement le niveau de phosphorylation de CD3ζ dans les cellules NK. Cela indique que la liaison de LCK avec le domaine co-stimulateur CD28 est essentielle pour la signalisation.

Une série d’expériences de co-immunoprécipitation a confirmé que la liaison entre ZAP70 et CD3ζ dans les structures CAR contenant CD28 était significativement renforcée. De plus, cela a été validé que ZAP70 et CD3ζ forment une voie de signalisation complète en impliquant LCK.

Conclusions et implications de l’étude

L’étude a révélé qu’intégrer le domaine de signalisation co-stimulateur CD28 peut améliorer significativement l’activité antitumorale des cellules CAR-NK ciblant CD70. L’étude approfondie des mécanismes de signalisation a confirmé que CD28 améliore la signalisation en recrutant LCK et en favorisant la phosphorylation de CD3ζ, augmentant ainsi la signalisation en aval et la fonction effectrice des cellules NK.

Cette recherche apporte non seulement de nouvelles perspectives académiques mais fournit également une base théorique solide pour l’application clinique des cellules CAR-NK dans l’immunothérapie du cancer. Actuellement, des essais cliniques de phase I/II basés sur ces résultats sont en cours, visant à évaluer la sécurité et l’efficacité des cellules CAR-NK avec le domaine co-stimulateur CD28 chez les patients atteints de tumeurs malignes hématologiques et solides positives pour CD70.

Points forts de l’étude

1. Choix de la cible : L’étude a validé le potentiel de CD70 en tant qu’« antigène pan-cancer » pour divers types de cancers, offrant de larges perspectives cliniques.
2. Domaines de signalisation co-stimulateurs : Première évaluation systématique de l’impact de divers domaines de signalisation co-stimulateurs sur les cellules CAR-NK, révélant l’avantage unique du domaine co-stimulateur CD28 pour améliorer la fonction effectrice des cellules NK.
3. Mécanismes de signalisation : Analyse détaillée du rôle de la signalisation CD28 dans les cellules CAR-NK, mettant en évidence le rôle crucial de l’axe de signalisation LCK/CD3ζ/ZAP70 dans l’activation et la fonction antitumorale des cellules.

Cette étude fournit un soutien théorique et une base expérimentale importants pour l’avancement de l’application clinique des cellules CAR-NK, et elle a une signification capitale dans le domaine de l’immunothérapie contre le cancer.