Rekrutierung von Natürlichen Killerzellen durch optimierte Immunliganden

601 Effektorzellaktivierung Rekrutierung von Natürlichen Killerzellen durch optimierte Immunliganden AMMELIE SVEA BOJE 1, KATJA KLAUSZ 1, LUKAS PEKAR 2 , CHRISTIAN KELLNER 3 , STEFAN ZIELONKA 2 , MATTHIAS PEIPP 1 1 SEKTION FÜR ANTIKÖPERBASIERTE IMMUNTHERAPIE, KLINIK FÜR INNERE MEDIZIN II, UNIVERSITÄTSKLINIKUM SCHLESWIG-HOLSTEIN UND UNIVERSITÄT ZU KIEL 2 PROTEIN ENGINEERING AND ANTIBODY TECHNOLOGIES, MERCK KGAA, DARMSTADT 3 ABTEILUNG FÜR TRANSFUSIONSMEDIZIN, ZELLTHERAPEUTIKA UND HÄMOSTASEOLOGIE, KLINIKUM DER UNIVERSITÄT MÜNCHEN, LMU MÜNCHEN NK cells emerged as promising immune cells for cancer therapy. Beyond antibody-based approaches triggering NK cell activity via the FcγRIIIa, also multifunctional approaches are being exploited to redirect NK cell cytotoxicity against malignant cells. In this respect, immunoligands which are fusion proteins composed of an antibody-derived targeting arm and a natural ligand for an activating receptor on NK cells show great promise in inducing effector cell activation against tumor cells. DOI: 10.1007/s12268-022-1836-0 © Die Autorinnen und Autoren 2022 ó Natürliche Killerzellen (NK-Zellen) wurden erstmals in den 1970er Jahren erwähnt und werden klassischerweise der angeborenen Immunität zugeschrieben. Diese Immunzellpopulation übernimmt eine wichtige Funktion in der frühen Immunabwehr und -überwachung, beispielsweise gegen Infektionserreger oder entartete Zellen. Im Gegensatz zu T-Zellen, welche Antigene spezifisch mittels dem hypervariablen T-Zellrezeptorrepertoire erkennen, diskriminieren NK-Zellen gesunde und gestresste Zellen durch ein komplexes Zusammenspiel von unterschiedlichen invariablen aktivierenden und inhibitorischen Rezeptoren sowie deren Liganden [1]. So exprimieren NK-Zellen beispielsweise unterschiedliche inhibitorische Killer-Immunoglobulin-like Receptors (KIRs) oder den inhibitorischen Rezeptor Natural Killer Group 2A (NKG2A), welche „sichere“ oder „selbst“Liganden erkennen, die typischerweise von gesunden körpereigenen Zellen exprimiert werden [2]. Dagegen exprimieren NK-Zellen ebenfalls aktivierende Rezeptoren, wie beispielweise die Natural Cytotoxicity Receptors (NCRs) NKp30 oder NKp46 sowie NKG2D, 2B4 und DNAM-1. Diese erkennen typischerBIOspektrum | 06.22 | 28. Jahrgang weise Stress-induzierte Liganden infizierter oder transformierter Zellen, wie beispielsweise MIC-A/B, B7-H6 oder ULBP1-6 (Abb. 1A, [3]). Allerdings ist die proteolytische Spaltung (shedding) oder die Herabregulation dieser Liganden als eine Form von tumor immune escape beschrieben [3, 4]. Darüber hinaus exprimieren NK-Zellen den Rezeptor Fcγ receptor IIIa (FcγRIIIa). Die Fc-vermittelte Bindung eines IgG-Antikörpers nach Antigenerkennung auf der Zielzelle bewirkt die effiziente Aktivierung des zytotoxischen Potenzials von NK-Zellen, ein Prozess der antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity (ADCC) genannt wird. Die Kapazität eines Antikörpers, ADCC auszulösen, hängt allerdings von verschieden Faktoren ab, wie beispielsweise der Antigendichte auf der Zielzelle oder FcγRIIIa-Polymorphismen. Negativ beeinträchtigt wird diese außerdem durch Herunterregulation oder shedding des FcγRIIIa [1]. Die Aktivierung von NK-Zellen bewirkt in der Regel die Ausschüttung von Perforinen und Granzymen in die immunologische Synapse, wodurch die Lyse der Zielzelle eingeleitet wird. Eine weitere Form der NK-Zell- vermittelten Tumorzelltötung besteht in der Aktivierung eines death receptors durch Expression von TRAIL oder CD95 [1]. Neben der direkten Zytotoxizität modulieren NKZellen nach Aktivierung die weitere Immunantwort, z. B. durch die Freisetzung proinflammatorischer Zytokine, Chemokine oder durch den Crosstalk mit anderen Zellen des Immunsystems wie T-Zellen, Makrophagen oder Dendritischen Zellen [5]. Modulierung der NK-Zellaktivität zur Tumortherapie ADCC vermittelt durch NK-Zellen ist ein wichtiger Wirkmechanismus therapeutischer Antikörper für onkologische Indikationen [1, 5, 6]. Neben der klassischen Therapie mittels therapeutischer Antikörper gibt es seit einigen Jahren diverse Neuentwicklungen, um NK-Zellen effizienter in der Krebstherapie nutzbar zu machen. Viele dieser Ansätze werden bereits in klinischen Studien an Patienten getestet. Diese umfassen u. a. die adoptive Zelltherapie ex vivo expandierter und aktivierter NK-Zellen, teilweise in Kombination mit therapeutischen Antikörpern, die Nutzung ex vivo expandierter gentechnisch veränderter chimeric antigen receptor NK-Zellen, das Fc-Engineering therapeutischer Antikörper um spezifischer oder mit erhöhter Affinität gegenüber dem FcγRIIIa NK-Zellen aktivieren zu können sowie die Nutzung bispezifischer Antikörper zur gezielten NK-Zellrekrutierung, genannt NK cell engager (NKCE) [1, 5, 7]. Ein bispezifischer NKCE besteht üblicherweise aus einem Paratop oder mehreren Paratopen gerichtet gegen ein Tumor-assoziiertes Antigen (TAA), sowie einem oder mehreren Paratop(en), welche die Bindung an FcγRIIIa oder einen anderen aktivierenden Rezeptor der NK-Zelle vermitteln (Abb. 1B). Die simultane Bindung des bifunktionellen Moleküls sowohl an die Tumorzelle als auch an die NKZelle bewirkt die Formierung der lytischen Synapse, welche letztlich zur Lyse der Tumorzelle führt, sowie zur Modulation der weiteren Immunantwort. 602 W I S S EN S CH AFT · S PECIA L : A NTI KÖRP E R-FORSCH UNG A B C ˚ Abb. 1: Modulation der NK-Zellaktivierung durch Antikörperderivate. A, Aktivierung und Inhibition von NK-Zellen durch Integration der Signale von Wirtszell-exprimierten Liganden für aktivierende oder inhibitorische Rezeptoren. NK-Zellen verfügen über einen Satz an aktivierenden Rezeptoren wie beispielsweise FcγRIIIa, die Natural Cytotoxicity Receptors oder NKG2D sowie über diverse inhibitorische Rezeptoren (u. a. KIR2DL1 oder NKG2A). Tumorzellen und gestresste Zellen exprimieren Liganden für diese Rezeptoren (u. a. B7-H6 als Ligand für einen aktivierenden Liganden oder HLA-E für einen inhibitorischen Liganden). Die Integration dieser Signale entscheidet, ob eine NK-Zelle aktiviert wird oder nicht. TAA: Tumor-assoziiertes Antigen. B, Verschiedene Strategien für die Rekrutierung und Tumor-spezifische Aktivierung von NK-Zellen. Durch den Einsatz eines monoklonalen Antikörpers (mAb) kann die Tumorzelle spezifisch über das Tumor-assoziierte Antigen (TAA) gebunden werden. Durch den Fc-Teil des Antikörpers kann anschließend die NK-Zelle über die Bindung an FcγRIIIa aktiviert werden (oben). Ein bispezifischer Antikörper (bsAb) besteht aus zwei unterschiedlichen Paratopen und kann simultan an das TAA sowie entweder an FcγRIIIa oder an einen anderen aktivierenden Rezeptor binden und somit die NK-Zelle aktivieren (Mitte). Ein Immunligand besteht aus einem Paratop gerichtet gegen ein TAA sowie aus einem Liganden für einen aktivierenden Rezeptor der NK-Zelle und kann ebenfalls durch simultane Bindung diese aktivieren. C, Durch Bindung eines Immunliganden an die Tumorzelle wird diese artifiziell mit dem Liganden für den aktivierenden (...truncated)