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Intratumoral Heterogeneity, Modulation and CAR T Cell-Based Therapeutic Targeting of GPA33 Expression in Colorectal CancerBörding, Teresa 21 February 2025 (has links)
Das Glykoprotein A33 (GPA33) ist ein aussichtsreiches Antigen für eine zielgerichtete Therapie, da es vorwiegend in Darmepithelien und Darmkrebs vorkommt. Klinische Studien zu GPA33-gerichteten Antikörpertherapien haben aber festgelegte Ansprechraten nicht erreicht. Zur Untersuchung der geringen Wirksamkeit und Verbesserung der Therapien habe ich GPA33-Expression in Darmkrebs untersucht, mit GPA33-Regulation interferiert und eine zelluläre GPA33-gerichtete Therapiealternative entwickelt. Mithilfe von Immunhistochemie und Immunfluoreszenz in zwei Kolorektalkarzinom-Kohorten entdeckte ich Heterogenität in der GPA33-Expression. Ich fand eine inverse Korrelation zwischen hoher GPA33-Expression und Metastasierung sowie einen konsistenten GPA33-Expressionsphänotyp im Primärtumor und Fernmetastasen. GPA33-positive Zellen waren zentral lokalisiert und hatten geringe WNT-Aktivität. GPA33-negative Zellen an der invasiven Front wiesen erhöhte WNT-Aktivität auf. Zur Untersuchung der Verbindung zwischen Zellsignalwegen und GPA33-Expression griff ich in onkogene Signalwege und Transkriptionsfaktoren ein. Meine Ergebnisse zeigten eine CDX1-abhängige transkriptionelle Regulierung der GPA33-Expression und eine inverse Korrelation mit dem WNT-Signalweg in vitro. Die Herunterregulierung der WNT-Aktivität erhöhte GPA33-Expression in vitro und in GPA33-negativen Tumorzellsubpopulationen in Xenotransplantaten. Schließlich entwickelte ich GPA33-CAR-T-Zellen und untersuchte ihre Anti-Tumor-Aktivität. GPA33-CAR T-Zellen wurden als Reaktion auf GPA33-positive Darmkrebszellen aktiviert und reduzierten das Tumorwachstum in Mäusen. Zusammenfassend identifiziert diese Studie intratumorale Heterogenität als Ursache für die geringe Wirksamkeit GPA33-gerichteter Therapie und zeigt, dass diese Therapie durch WNT-Inhibition verbessert werden könnte. Zudem liefere ich präklinische Beweise für den Einsatz einer GPA33-gerichteten Immuntherapie gegen Darmkrebs. / The cell surface Glycoprotein A33 (GPA33) is a promising antigen for targeted therapy, predominantly expressed in intestinal epithelia and colorectal cancer. Prior clinical trials with GPA33-targeted antibodies have not achieved desired response rates. To investigate low efficacy and improve therapies, I explored GPA33 expression, interfered with GPA33-regulatory mechanisms, and developed a cellular GPA33-targeted therapy alternative. Using immunohistochemistry and immunofluorescence on two colorectal cancer cohorts, I discovered heterogeneity in GPA33 expression. I found an inverse correlation of high GPA33 expression with progressive disease and consistent GPA33 expression in primary tumor and distant metastasis. GPA33-positive cells were centrally localized with low WNT activity, whereas GPA33-negative cells were at the invasive front with elevated WNT signaling. To understand the functional link between cell signaling networks and GPA33 expression, I interfered with oncogenic signaling pathways and transcription factors. My findings revealed CDX1-dependent transcriptional regulation of GPA33 and an inverse correlation with WNT signaling in vitro. Downregulation of WNT activity increased GPA33 expression in vitro and in GPA33-negative tumor cell subpopulations in subcutaneous xenograft models. Finally, I developed GPA33-CAR T cells and assessed their anti-tumor activity using flow cytometry, ELISA, live-cell imaging, and adoptive transfer. GPA33-CAR T cells were activated in response to GPA33-positive colorectal cancer cells and reduced xenograft growth in tumor-bearing mice. In conclusion, this study identifies intratumoral heterogeneity as a potential cause for low treatment efficacy and demonstrates that GPA33-targeted therapy could be enhanced by simultaneous WNT inhibition to boost GPA33 expression in colorectal cancer cells. Additionally, I provide preclinical evidence supporting the use of cellular immunotherapy to target GPA33 in colorectal cancer.
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