Optimisation et validation de la nouvelle architecture du récepteur antigénique chimérique modulaire (MARC) pour le traitement des leucémies à cellules B CD19+

Abstract

Les thérapies à base de cellules T exprimant des récepteurs antigéniques chimériques (CAR) ont profondément transformé le paysage thérapeutique de l'ensemble des thérapies cellulaires pour les patients atteints de leucémie à cellules B (LLA-B) et de lymphome non hodgkinien (LNH). Les CARs sont des récepteurs transmembranaires de type I modifiés qui ciblent spécifiquement les antigènes associés aux tumeurs (TAA) exprimés à la surface cellulaire. Ils déclenchent des signaux complémentaires, typiquement initiés par le récepteur des cellules T (TCR) ainsi que des récepteurs de co-stimulation, pour fournir des signaux d'activation optimaux aux cellules T effectrices. Bien qu'elles constituent une option thérapeutique plus efficace que la chimiothérapie pour les maladies en rechute ou réfractaires, les complications du traitement et la rechute du cancer dû à l'épuisement des cellules CAR-T entravent leur déploiement généralisé pour d'autres implications cancéreuses. De plus, en raison de leur niveau élevé de signalisation tonique, les CARs ne sont actuellement pas compatibles avec les thérapies par cellules souches et progéniteurs hématopoïétiques (CSH/CSPH). Afin d'atténuer ces limitations, nous avons entrepris de construire une nouvelle structure de récepteur chimérique reproduisant les mécanismes d'assemblage et les propriétés électrostatiques des récepteurs immunitaires, en criblant des domaines d'assemblage synthétiques dans un modèle cellulaire pertinent. Grâce à ce criblage, nous avons créé un nouveau récepteur modulaire que nous avons nommé : Récepteur d'Antigène Chimérique Modulaire (MARC). Ce dernier nécessite un assemblage complet pour son expression en surface, comme tous les récepteurs immunitaires natifs. De plus, le MARC ne présente pas de signalisation tonique, tout en permettant des signaux d'activation robustes et dynamiques après la reconnaissance de la cible tumorale. Par ailleurs, le MARC a surpassé les CARs dans leur capacité à former des synapses immunitaires stables, à maintenir la santé et les fonctionnalités cellulaires lors de stimulations répétées, ainsi qu'à améliorer l'éradication tumorale en prévenant l'apparition rapide de l'épuisement des cellules T. De plus, le MARC est compatible avec la thérapie par les CSH/CSPHs, permettant une reconstitution immunitaire complète et l'éradication des cellules cibles. Le MARC constitue donc une plateforme de signalisation innovante, prête à être optimisée et compatible avec tous les types de cellules immunitaires (NK, sous-types de cellules myéloïdes) et les différentes cellules tumorales à cibler. Dans l'ensemble, nos résultats présentent la création réussie d'une plateforme de signalisation synthétique basée sur des récepteurs qui surpasse les CARs actuels les plus performants. Cette innovation ouvre la voie au développement de nouvelles thérapies cellulaires qui s'étendent au-delà de l'immunothérapie du cancer. Chimeric Antigen Receptor (CAR) T-cell therapies have significantly changed the therapeutic landscape of cell-based therapies to patients with B-cell acute lymphoblastic leukemia (B-ALL) and non-Hodgkin lymphoma (NHL). CARs are engineered type I transmembrane receptors that specifically target surface-expressed tumor associated antigens (TAA). They trigger complementary signals, typically initiated by the T-cell receptor (TCR) as well as co-stimulatory receptors, to provide optimal activation signals to effector T cells. Although, they a more effective therapeutic option than chemotherapy for relapsed or refractory diseases, treatment complications and cancer relapse due to CAR-T cell exhaustion hinder their widespread deployment for other cancer indications. Moreover, due to their high tonic signaling status, CARs are currently incompatible with hematopoietic stem and progenitor cell (HSPC) therapies. To address these limitations, we set off to build a novel chimeric receptor scaffold that recapitulates immune receptor assembly mechanisms and electrostatic properties by screening synthetic assembly domains in a relevant cellular model. Through this screening, we have created a new modular receptor named Modular Actuation Receptor Complex (MARC). This receptor requires full assembly for surface expression, as all native immune receptors. Additionally, the MARC exhibits no tonic signaling while enabling robust and dynamic activation signals following tumor target recognition. Furthermore, MARC outperformed CARs for their ability to form stable immune synapses, maintain cell health and functionalities over repeated stimulations, as improved tumor eradication by preventing rapid onset of T cell exhaustion. Moreover, MARC is compatible with HSPC therapy, enabling complete immune reconstitution and target cell eradication. MARC represents an innovative signaling platform, ready to be optimized and made compatible with all immune cell types (NK cells, myeloid cell subtypes) and various tumor cell targets. Together, our results demonstrate the successful creation of a synthetic receptor-based, signaling platform that outperformed current best-in-class CARs. This innovation is compatible for the development of novel cell-based therapies extending beyond cancer immunotherapy.