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Identification and Isolation of Highly Functional Tumor-Specific CD8 T Cenis for Adoptive Cell Transfer Therapy
Une multitude dâĂ©tudes ont confirmĂ© lâimmense potentiel clinique des immunothĂ©rapies antitumorales. Ces derniĂšres visent Ă induire, amplifier ou rediriger le systĂšme immunitaire contre la tumeur du patient. Parmi diverses immunothĂ©rapies, le transfert adoptif de globules blancs appelĂ©s lymphocytes (ACT) se fonde sur i) lâextraction des lymphocytes du systĂšme immunitaire dâun patient issues du sang ou la tumeur ii) la sĂ©lection des lymphocytes effecteurs dirigĂ©s contre la tumeur, iii) leur expansion clonale en laboratoire (in vitro), iv) la rĂ©injection des lymphocytes amplifiĂ©es dans le patient afin de bĂ©nĂ©ficier dâun nombre consĂ©quent de cellules pouvant dĂ©truire spĂ©cifiquement la tumeur. LâACT repose sur la reconnaissance effective des cellules tumorales cibles, grĂące Ă des Ă©lĂ©ments protĂ©iques (peptides) prĂ©sentĂ©s Ă leur surface et appelĂ©s antigĂšnes (Ags). Issus de protĂ©ines intracellulaires clivĂ©es et prĂ©sentĂ©es en surface par des complexes particuliers, les Ags permettent aux lymphocytes T de dĂ©tecter des anomalies ou des infections virales ayant induit un changement protĂ©ique grĂące Ă leur rĂ©cepteur membranaire unique spĂ©cifique dâun Ag (« T cell receptor » : TCR). La force dâinteraction entre le TCR (exprimĂ© par les lymphocytes) et lâAg (prĂ©sentĂ© par les cellules tumorales) est un paramĂštre clĂ© corrĂ©lant avec la rĂ©ponse immunitaire antitumorale. Les lymphocytes T sont Ă©duquĂ©s dans le thymus pour ne survivre et sâactiver quâen cas dâinteraction forte avec des Ags du « non-soi ». Toutefois, les tumeurs prĂ©sentent frĂ©quemment des Ags du « soi » gĂ©nĂ©rant des interactions faibles avec la majoritĂ© des TCRs et limitant ainsi les rĂ©ponses antitumorales. La rĂ©cente dĂ©couverte dâAgs issus de mutations tumorales, appelĂ©s nĂ©oantigĂšnes (NeoAgs), a suscitĂ© un nouvel espoir en oncologie. Constituant un Ă©lĂ©ment du « non-soi », la prĂ©sence de ces NeoAgs et de mutations tumorales ont Ă©tĂ© corrĂ©lĂ©s Ă de nombreux succĂšs thĂ©rapeutiques. En revanche, leur supĂ©rioritĂ© face aux Ags « soi » (TAA) surexprimĂ©s par les tumeurs nâa pas Ă©tĂ© clairement dĂ©montrĂ©e et lâanalyse des interactions entre lymphocytes T et divers Ags tumoraux est nĂ©cessaire afin de renforcer leur intĂ©rĂȘt et amĂ©liorer leur sĂ©lection. Ce projet de thĂšse vise Ă amĂ©liorer lâACT par lâidentification des meilleurs Ags cibles et lâisolation des lymphocytes T les plus fonctionnels. La caractĂ©risation des lymphocytes T ciblant les NeoAgs, TAAs et Ags viraux a Ă©tĂ© effectuĂ©e de maniĂšre approfondie. Cette Ă©tude a dĂ©montrĂ© que les cellules T visant les NeoAgs et Ags tumoraux ne sont pas fonctionnellement diffĂ©rentes, Ă l'inverse des interactions biophysiques, plus Ă©levĂ©es pour celles ciblant les NeoAgs. De plus, les lymphocytes T isolĂ©s des tumeurs ont prĂ©sentĂ© une meilleure fonction et affinitĂ© dâinteraction que les homologues du sang, dĂ©montrant la meilleure capacitĂ© des cellules hautement fonctionnelles Ă infiltrer la tumeur et Ă se multiplier. Enfin, la corrĂ©lation entre lâaffinitĂ© TCR- Ag, la fonction cellulaire et le contrĂŽle tumoral in vivo ont prouvĂ© lâintĂ©rĂȘt dâutiliser des mĂ©thodes biophysiques stables Ă©valuant rapidement le potentiel thĂ©rapeutique dâune cellule.
Ces observations ont permis en annexe lâĂ©tablissement dâoutils pour rapidement identifier les lymphocytes T Ă haut intĂ©rĂȘt thĂ©rapeutique.
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Le rĂŽle des lymphocytes T dans le contrĂŽle dâun grand nombre de tumeurs nâest plus Ă questionner. Cependant, le type dâantigĂšnes permettant au systĂšme immunitaire de distinguer les cellules tumorales des cellules saines reste flou. De nombreuses Ă©tudes montrent que des antigĂšnes dĂ©rivĂ©s de mutations somatiques des tumeurs donnent lieu Ă des sĂ©quences peptidiques nouvelles, appelĂ©es neoantigĂšnes (NeoAg), qui sont absentes du gĂ©nome et du protĂ©ome des cellules saines. Ces NeoAg sont donc des antigĂšnes pour cibler spĂ©cifiquement les tumeurs et de nombreuses Ă©tudes les associent aux rĂ©ponses cliniques des immunothĂ©rapies.
De surcroit, en plus de leur spĂ©cificitĂ© tumorale, ces antigĂšnes Ă©tant du « non-soi », il nâexiste pas de tolĂ©rances des cellules les reconnaissant (au mĂȘme titre que les cellules ciblant des antigĂšnes viraux et donc au contraire des antigĂšnes dĂ©rivĂ©s dâantigĂšnes associĂ©s aux tumeurs (AAT)). Cela suggĂšre que les cellules ciblant les NeoAg devraient ĂȘtre dâavantage fonctionnels que celles ciblant les AAT (pour lesquels les lymphocytes les plus fonctionnels ont Ă©tĂ© Ă©liminĂ©s). Cependant, les diffĂ©rences fonctionnelles entre cellules ciblant les NeoAg ou les AAT nâont jamais Ă©tĂ© Ă©tablies, au mĂȘme titre que leur autres caractĂ©ristiques phĂ©notypiques ou molĂ©culaires. De plus, les paramĂštres dĂ©finissant les cellules cliniquement efficaces ou celles infiltrant les tumeurs aprĂšs un transfert adoptif sont mal connus.
Dans cette Ă©tude, nous avons comparĂ© lâaffinitĂ© structurelle et lâaviditĂ© fonctionnelle dâune librairie de lymphocytes spĂ©cifiques Ă plusieurs NeoAg, AAT et antigĂšnes viraux isolĂ©s du sang et des tumeurs de patients souffrant de mĂ©lanome ou de cancer du cĂŽlon, poumon ou ovaire. Pour ce faire, nous avons utilisĂ© des complexes de peptide-MHC rĂ©versibles.
Nos analyses montrent que les cellules ciblant les NeoAg ne se distinguent pas de celles ciblant les AAT par leur aviditĂ© fonctionnelle mais par leur affinitĂ© structurelle. Les cellules hautement fonctionnelles sâaccumulent dans les tumeurs alors que les cellules peu fonctionnelles sâaccumulent dans le sang, en lien avec le niveau dâexpression de molĂ©cules de tropisme tumorale. Finalement, nous avons aussi dĂ©montrĂ© quâil y a une fourchette optimale de fonctionnalitĂ© cellulaire permettant lâinfiltration des tumeurs aprĂšs transfert adoptif ainsi que les contrĂŽle des tumeurs in vivo.
Dans lâensemble, nos Ă©tudes dĂ©montrent que des cellules de haute affinitĂ© structurelle ciblant des NeoAg sâaccumulent dans les tumeurs de patients naĂŻfs Ă lâimmunothĂ©rapie.
Ces observations indiquent que des filtres fonctionnels ou des mĂ©thodologies permettant un enrichissement en cellules fonctionnelles doivent ĂȘtre considĂ©rĂ©s dans la panoplie des paramĂštres pour amĂ©liorer les produits cellulaires pour les transferts adoptifs thĂ©rapeutiques.
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The clinical relevance of T cells in the control of a diverse set of human cancers is now beyond doubt. However, the nature of the antigens as well as the functional profile of T cells that allow the immune system to efficiently distinguish tumor cells from benign cells has long remained obscure. Growing evidences suggest that such tumor epitopes can derive from antigens known as neoantigens (NeoAg), which have novel protein sequences resulting from tumor-specific somatic mutations and which are consequently absent from the normal human genome and proteome. Targeting such neoantigens is promising and theoretically enables immune cells to distinguish cancer cells from normal cells, leading to cancer rejection. Indeed, several studies confirmed that neoantigens recognition is a major factor in the success of clinical immunotherapies.
Of note, in addition to their tumor-specificity (limiting the risk of autoimmunity), neoantigens also represent very attractive and highly promising targets for immunotherapies since these antigens are non-self and thus are not subjected to negative thymic selection. Consequently, it is generally accepted that the repertoire of T-cell recognizing neoantigens is unbiased and thus composed of high-affinity T cells, comparable to virus-specific T cells and different from T cells directed against shared tumor-associated antigens (TAA) where high- affinity T cells are deleted during thymic selection. However, the functional profile of NeoAg- specific T cells was never comprehensively investigated and it is unclear what distinguishes NeoAg- from other TAA-specific T cells from a functional but also phenotypic or molecular standpoint. In addition to the functional heterogeneity of tumor-specific T cells, which remains to be addressed, the most relevant functional parameter associated with tumor infiltration and clinical efficacy is lacking.
Here, using proprietary pMHC class I reversible multimers (NTAmers), allowing measurement of monomeric pMHC-TCR dissociation kinetics (off-rates) on viable CD8 T cells, we comprehensively profiled the structural affinity (off-rates) and the functional avidity (antigen sensitivity) of peripheral (PBLs) and tumor-infiltrating (TILs) CD8 T cells targeting viral epitopes, TAA, and NeoAgs isolated from immunotherapy-naĂŻve patients with melanoma or ovarian, colorectal or lung cancers. The relative accumulation of T-cell clones in tumors or in blood was associated to functional parameters but also to the expression of tumor homing markers. Finally, the ability of functionally-distinct T-cells to infiltrate and control tumors was evaluated in vivo.
Overall, our observations indicated that NeoAg-specific CD8 T cells are superior to TAA- specific T cells with regard to their structural but not functional avidity. High-affinity tumor- specific T cells accumulate in tumors, consistently with their ability to express and upregulate markers of tumor tropism and an optimal range of affinity is required to allow adoptively- transferred T cells to infiltrate and control tumors in vivo. Taken together, our data indicate that high structural affinity NeoAg-specific CD8 T cells preferentially accumulate in human tumors.
Our data indicate that structural/functional filters or methodologies to enrich in highly- functional T-cells should be considered in the armamentarium of parameters to improve cellular products for ACT therapies
Effect of microbial phytase on growth performance, plasma phosphorus concentration and tibia mineralization of broilers according to dietary calcium and phosphorus concentrations
Résumé T229 Journal of Animal Science, Volume 88, E-Supplement 2 Journal of Dairy Science, Volume 93, E-Supplement 1 Poultry Science, Volume 89, E-Supplement 1International audienc
Effect of microbial phytase on growth performance, plasma phosphorus concentration and tibia mineralization of broilers according to dietary calcium and phosphorus concentrations
Résumé T229 Journal of Animal Science, Volume 88, E-Supplement 2 Journal of Dairy Science, Volume 93, E-Supplement 1 Poultry Science, Volume 89, E-Supplement 1International audienc
Modelling the fate of dietary phosphorus in the digestive tract of growing pigs: a way to optimize phytase efficacy in releasing dietary P
Résumé W237 Journal of Animal Science, Volume 88, E-Supplement 2 Journal of Dairy Science, Volume 93, E-Supplement 1 Poultry Science, Volume 89, E-Supplement 1International audienc
Modelling the fate of dietary phosphorus in the digestive tract of growing pigs: a way to optimize phytase efficacy in releasing dietary P
Résumé W237 Journal of Animal Science, Volume 88, E-Supplement 2 Journal of Dairy Science, Volume 93, E-Supplement 1 Poultry Science, Volume 89, E-Supplement 1International audienc
Effect of different dietary calcium concentrations on the digestive and metabolic response of growing pigs to microbial phytase
International audienc
Impacts environnementaux des aliments porcs. Etat des lieux et possibilitĂ©s de rĂ©duction par le changement de composition de lâaliment
Impacts environnementaux des aliments porcs. Etat des lieux et possibilitĂ©s de rĂ©duction par le changement de composition de lâaliment. 47Ăšmes JournĂ©es de la Recherche Porcin
Effect of different dietary calcium concentrations on the digestive and metabolic response of growing pigs to microbial phytase
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Sparing effect of microbial phytase on zinc supplementation in maize-soya-bean meal diets for chickens
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Meta-analysis of phosphorus utilization by broilers: effect of dietary calcium concentration and microbial phytase supply
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