Targeting telomerase in b-cell chronic lymphocytic leukemia

La telomerasi (TERT) è la trascrittasi inversa implicata principalmente nell’allungamento dei telomeri nelle cellule di mammifero ed è considerato un antigene tumorale universale chiave, in quanto overespresso in più dell’85% delle cellule tumorali. Quando TERT viene riattivata nelle cellule tumorali, l'enzima viene processato e i suoi peptidi antigenici vengono presentati in associazione con le moleole del complesso maggiore di istocompatibilità di classe I, promuovendo il riconoscimento del tumore da parte di linfociti T citotossici specifici. Recentemente, il nostro gruppo ha dimostrato che il trasferimento adottivo di linfociti T citotossici murini specifici per il peptide TERT198-205 sono stati in grado di controllare la progressione di diversi modelli tumorali trapiantabili ma, allo stesso tempo, la somministrazione ripetuta ha indotto una deplezione autoimmune temporanea a carico dei linfociti B. Questi risultati rappresentano un punto di partenza per investigare un nuovo meccanismo basato sulla telomerasi per il trattamento di tumori maligni, come ad esempio la leucemia linfatica cronica. I livelli di espressione e di attività della telomerasi sono generalmente bassi o assenti nelle cellule normali, ad eccezione delle cellule germinali maschili, delle cellule embrionali e delle cellule staminali ematopoietiche, mentre sono solitamente elevati nelle cellule B maligne. Inoltre, i livelli di attività di TERT correlano con una peggiore prognosi in pazienti leucemici. Abbiamo quindi sviluppato un approccio immunoterapico passivo, basato sul trasferimento adottivo di linfociti T citotossici specifici per TERT, da un lato in un modello murino di leucemia B, dall’altro, in un contesto umanizzato in cui cellule leucemiche primarie umane sono state inoculate in topi immunodeficienti. Nel modello murino, abbiamo utilizato un tumore maligno B altamente aggressivo derivato da topi transgenici IgH.TE, che presenta caratteristiche comuni alla leucemia linfatica cronica umana, come l'espansione di una popolazione cellulare clonale CD19+/CD5+ esprimente alti livelli di attività telomerasica. I linfociti T citotossici specifici per mTERT198-205 sono stati in grado di riconoscere le suddette cellule B maligne sia in vitro che in vivo: il trasferimento adottivo di linfociti T citotossici specifici per mTERT198-205, in topi con tumore derivato dal modello IgH.TE, ha indotto la completa remissione in circa il 70% degli animali. Fiduciosi di questi dati, abbiamo traslato la nostra ipotesi di lavoro in ambito preclinico. Partendo da un clone da noi precedentemente isolato, abbiamo clonato le sequenze delle catene  e  del TCR specifico per il peptide hTERT865-873 che sono poi state inserito in un vettore di espressione retrovirale per poter infettare cellule mononucleate del sangue periferico, creando linfociti T citotossici specifici per il peptide hTERT865-873. Queste cellule T citotossiche erano in grado di riconoscere, sia in vitro che in vivo, sia neoplasie B immortalizzate, sia cellule maligne isolate da pazienti leucemici, in entrambi i casi in modo HLA-A2-ristretto. Inoltre, il trasferimento adottivo TERT specifico in topi immuno-deficienti NOG inoculati con una linea leucemica umana, ha portato ad una riduzione significativa della diffusione delle cellule neoplastiche negli organi secondari. Inoltre, cellule T specifiche per hTERT865-873 sono state in grado di controllare l'attecchimento di cellule B derivate da pazienti con leucemia linfatica cronica in topi NOG umanizzati, confermando non solo l'efficacia, ma anche la specificità e la sicurezza del nostro approccio immunoterapico. Questi risultati suggeriscono che il complesso hTERT865-873/HLA-A2 fisiologicamente processato ed espresso sulla superficie delle cellule neoplastiche sia sufficientemente immunogenico da essere riconosciuto da linfociti T citotossici specifici. Questi linfociti ingegnerizzati sono in grado di eliminare selettivamente le cellule maligne, ma non le cellule normali o i progenitori ematopoietici, in modo HLA-A02-ristretto sia in vitro che in vivo. Le nostre osservazioni sperimentali supportano quindi lo sviluppo di un nuovo approccio immunoterapeutico basato sul trasferimento adottivo di linfociti T ingegnerizzati specifici per il peptide hTERT865-873 per pazienti affetti da leucemia linfatica cronica a cellule B, che potrebbe essere potenzialmente traslato in clinica anche per il trattamento di tumori solidi di diversa istologia.

Telomerase reverse transcriptase (TERT) is considered a key universal tumor associated antigen, since it is overexpressed in more than 85% of tumor cells. When TERT is reactivated in tumor cells, the enzyme is processed and its antigenic peptides are presented in association with the class I molecules of the major histocompatibility complex, promoting tumor recognition by specific cytotoxic T-lymphocytes. Recently, our group demonstrated that the adoptive cell transfer of mouse TERT198-205-specific cytotoxic T-lymphocytes were able to control the progression of several transplantable tumor models but, at the same time, the repeated administration induced a temporary autoimmune depletion of B cells. We had therefore hypotized that these results could represent a promising background for the treatment of haematologic B cell malignancies, such as B-cell chronic lymphocytic leukemia. Telomerase expression and activity is generally low or absent in normal cells, except for male germline, embryonic and hematopoietic stem cells, while it is usually elevated in malignant B cells. Moreover TERT expression and functional activity is reported to directly correlate with a worst prognosis of leukemic patients. We developed a passive immunotherapeutic approach based on the adoptive transfer of specific TERT cytotoxic T-lymphocytes both in murine B cell leukemia cancer models but also in a humanized context in which immunodeficient mice were engrafted with human leukemic cells and treated with specific engineered anti h-TERT T lymphocytes. In murine setting, we took advantage of a highly aggressive B-cell malignancy derived by IgH.TE transgenic mice, which displayed common characteristics with human B-cell chronic lymphocytic leukemia. patients such as the expansion of a CD19+/CD5+ clonal cell population expressing high levels of active telomerase. mTERT198-205-specific cytotoxic T-lymphocytes could recognize these malignant B cells both in vitro and in vivo: ~70% of treated IgH.TE-derived B cell tumor-bearing mice with the adoptive transfer of mTERT specific cytotoxic T-lymphocytes achieved complete remission. Confident about these data, we translated our work hypothesis into human setting. We cloned the hTERT865-873-specific full-length rearranged TCR / genes from our previously isolated cytotoxic T-lymphocyte clone and inserted into a novel retroviral expression vector to infect naive peripheral blood mononucleated cells, creating selective hTERT865-873-specific CTLs. These cytotoxic T cells were able to recognize both immortalized B-cell malignancies and peripheral blood mononucleated cells from leukemic patients expressing hTERT865-873 in an HLA-A2-restricted manner, both in vitro and in vivo. In fact, TERT specific adoptive transfer in leukemic immune-deficient NOG mice led to a significant reduction in the spreading of neoplastic cells in secondary organs. Moreover, hTERT865-873 specific T cells controlled the engraftment of human primary B-cell chronic lymphocytic leukemia cells in humanized NOG mice, thus confirming not only the efficacy, but also the specificity and safety of our immunotherapeutic approach. These findings suggest that naturally processed hTERT865-873/HLA-A2+ complexes presented on the surface of B-malignancies are sufficiently immunogenic to be recognized by hTERT865-873-specific cytotoxic T cells. Gene-modified T cells successfully killed malignant B cell, but not normal cells and hematopoietic progenitors, in an HLA-restricted manner both in vitro and in vivo. Our experimental observations therefore support the development of a novel hTERT865-873-targeting redirected T cell-based immunotherapy for B-cell chronic lymphocytic leukemia patients, that can also be potentially translated in clinic to treat tumors with different histology.