Neue CRISPR-Methode stärkt CAR-T-Zellen im Kampf gegen Krebs
Marzena SickingForschende von CeMM und MedUni Wien entwickeln mit CELLFIE eine CRISPR-Plattform, die CAR-T-Zellen gezielt verbessert. Knockout von RHOG und FAS steigert Wirksamkeit in präklinischen Leukämie-Modellen.
CAR-T-Zelltherapien haben die Behandlung von Blutkrebs revolutioniert, stoßen klinisch aber oft an Grenzen durch Erschöpfung und unzureichende Persistenz der Zellen. Ein Team am CeMM und der Medizinischen Universität Wien präsentiert nun in Nature eine CRISPR-basierte Plattform (CELLFIE), die systematisch Genveränderungen testet und so CAR-T-Zellen präzise leistungsfähiger macht. Besonders wirkungsvoll: das Ausschalten von RHOG – und in Kombination mit FAS – mit deutlich verbesserter Kontrolle aggressiver Leukämien in präklinischen Modellen.
Warum CAR-T-Zellen oft nicht dauerhaft wirken
CAR-T-Zellen sind patienteneigene T-Lymphozyten, die im Labor mit einem Chimeric Antigen Receptor (CAR) ausgestattet werden, um Krebszellen spezifisch zu erkennen und zu eliminieren. Trotz beeindruckender Remissionsraten bei bestimmten hämatologischen Neoplasien verlieren viele CAR-T-Zellen im Verlauf ihre Effektivität, unter anderem durch funktionelle Erschöpfung (T-cell exhaustion), suboptimale Proliferation und limitierte Persistenz im Patienten. Klinischer Bedarf besteht daher in Strategien, die CAR-T-Zell-Fitness, -Resistenz gegen Erschöpfung und -Expansion gezielt verbessern.
CELLFIE: Systematische Gen-Editierung mit CRISPR
Die in Nature publizierte Plattform CELLFIE erlaubt es, mithilfe der CRISPR-Genschere tausende gezielte Genveränderungen in CAR-T-Zellen parallel zu erzeugen und deren funktionale Konsequenzen quantitativ zu testen. Das Screening identifiziert genetische Modifikationen, die CAR-T-Zellen „fitter“ machen: bessere Expansion, geringere Erschöpfung und erhöhte Zytotoxizität gegenüber Tumorzellen. Diese datengetriebene Optimierung ergänzt und beschleunigt die rationale Konstruktion zukünftiger CAR-Designs und Gen-Module.
Unerwarteter Hebel: RHOG-Ausschalten steigert Wirksamkeit
Ein zentrales Ergebnis der Studie ist der Knockout des GTPase-Gens RHOG. Obwohl RHOG in der natürlichen Immunfunktion bedeutsam ist, zeigte sich in CAR-T-Zellen ein kontraintuitiver Effekt: Das Ausschalten von RHOG führte in präklinischen Leukämiemodellen zu verbesserter Proliferation, verzögerter Erschöpfung und effizienterer Tumorkontrolle. Dies unterstreicht, dass evolutionär „nützliche“ Immunfunktionen nicht zwangsläufig optimal für synthetisch konstruierte Zelltherapien sind, die auf andere Wirkmechanismen und Zielstrukturen zugeschnitten sind.
Synergie durch Doppelt-Knockout: RHOG + FAS
Neben Einzel-Knockouts identifizierte das Team eine synergistische Kombination: Das parallele Ausschalten von RHOG und FAS. FAS vermittelt normalerweise eine Form der „Fratricide“ bzw. apoptotische Selbstzerstörung unter T-Zellen. Der kombinierte Knockout resultierte in schnellerer Expansion, längerer Aktivität und reduzierter gegenseitiger Eliminierung der CAR-T-Zellen. In präklinischen Mausmodellen führte dies zu einer hochwirksamen Kontrolle aggressiver Leukämien und Heilung in den getesteten Modellen.
Breites Potenzial über Blutkrebs hinaus
CELLFIE ist nicht auf Knockouts beschränkt: Die Plattform unterstützt kombinatorische Editierungen und präzises Base/Prime-Editing einzelner Nukleotide. Damit lassen sich maßgeschneiderte CAR-T-Zellen für komplexe Targets (z. B. solide Tumoren) entwickeln, Resistenzmechanismen der Tumorumgebung adressieren und neue Zellprodukte für Autoimmunerkrankungen oder regenerative Medizin entwerfen. Der Ansatz bietet eine robuste, skalierbare Pipeline zur systematischen Verbesserung zellbasierter Immuntherapien.