Thérapie génique ciblant CD33 dans les cellules souches hématopoïétiques, une approche innovatrice pour le traitement de la leucémie myéloïde aiguë

Abstract

Avec peu de nouveaux traitements, la leucémie myéloïde aiguë (LMA) demeure un cancer à mauvais pronostic. Depuis peu, des thérapies basées sur le transfert adoptif de lymphocytes T autologues modifiés avec un « Chimeric-Antigen Receptor » (CAR), récepteur artificiel redirigeant leur capacité cytotoxique vers les cellules tumorales, révolutionnent le traitement des tumeurs malignes d’origine B. CD33 est une des seules cibles démontrées comme efficace en essai clinique pour l’immunothérapie de la LMA. Cependant, la myélotoxicité est un problème majeur causé par la présence de CD33 sur les cellules souches hématopoïétiques (HSC) normales. De façon intéressante, CD33 ne semble pas indispensable puisque des patients et des modèles animaux déficients en CD33 ont été reportés, sans phénotype évident. Nous émettons l’hypothèse qu’une stratégie de « knock-out/knock-in » de CD33KO/CAR-CD33 dans des HSC serait un traitement efficace et sécuritaire pour la LMA qui contournerait le problème de myélotoxicité. Les CAR HSC présenteraient plusieurs avantages sur les CAR-T, telles qu’une meilleure persistance in vivo, une diminution de l’épuisement des T et de leur toxicité dues à la génération continue et progressive des cellules effectrices. Nos résultats montrent qu’un CAR anti-CD33 est efficace contre des lignées cellulaires de LMA, lorsqu’exprimé dans des T primaires, même lorsque placé sous le contrôle d’un promoteur T-spécifique restreignant l’expression du CAR à la progéniture T. Nous avons aussi démontré l’efficacité des ARN guides et la spécificité du CAR par la résistance à la lyse de clones LMA CD33-. Notre stratégie sera maintenant testée dans les HSC et in vivo.

With very few new treatments introduced in the past decades, acute myeloid leukemia (AML) remains a cancer with poor prognosis. Recently, a revolutionary immunotherapy for B-cell malignancies has been approved, named CAR-T cells. It is based on adoptive T-cell therapy but the cells are genetically engineered to express a “chimeric antigen receptor” (CAR), a surface protein used to redirect T cell’s natural cytotoxic activity against tumors. CD33 is one of the few clinically validated targets for AML immunotherapy. However, myelotoxicity is a major concern because this antigen is also present on normal hematopoietic stem cells (HSC). Interestingly, CD33 was dispensable in humans and in several animal models without any apparent consequences. We hypothesized that a HSC graft, engineered with a knock-out/knock-in of CD33/CAR-CD33, would be a safe and effective therapy for AML patients. This strategy would benefit from the clinical potential of CD33 without the associated myelotoxicity. Because of the continuous renewal of effector cells, CAR-HSC would have several advantages over the CAR-T cells such as long-term in vivo persistence and reduced cellular exhaustion. Cytokine release syndrome could also be diminished in CAR-HSC settings by the slow generation of CAR-T. In this study, we showed that the anti-CD33 CAR is effective and specific against AML cell lines even when its expression is mediated by a T-specific promotor. This promotor allows restriction of transgene expression to the T lineage progeny. We have designed efficient gRNA to target CD33 gene. The strategy will now be tested in HSC and in mice models.