Complex approach to gene immunotherapy of hematological malignancies

Abstract

The use of genetically modified T lymphocytes for cancer treatment has been explored since the discovery of their role in the antitumor immunity. The emergence of the chimeric antigen receptor (CAR) and its use in T cells have revolutionized the treatment of B-cell malignancies. The approach has been extensively researched since, and attempts have been made to apply it to other forms of hematologic malignancies, as well as to solid tumors. However, both cells with an exogenous T cell receptor (TCR) and CAR T cells have revealed their limitation in multiple aspects, which are gradually being addressed. This thesis focuses on several factors that limit the efficacy of modified T cells, reviews the current state of knowledge, and proposes possible solutions. First, the costs of the manufacturing process and its implications for the safety of the produced T cells are addressed in a publication that describes a novel method using the piggyBac transposon system. The novelty lies in the use of alternative sources of the transposase enzyme and the transgene, which can be produced abiotically, to avoid xenogeneic contamination. Instead of conventionally used viral- or bacteria-derived vectors, we propose the use of enzymatically produced mRNA and linear DNA. Additionally, to reduce the risk of...

Využití geneticky modifikovaných T lymfocytů bylo předmětem výzkumu od doby odhalení jejich role v protinádorové imunitě. Objevení chimérického antigenního receptoru (CAR) a jeho použití v T buňkách přineslo revoluci v léčbě B buněčných malignit. Od té doby byl tento nový přístup intenzivně zkoumán a byla snaha o jeho využití pro jiné druhy hematologických malignit a také pro solidní nádory. Bohužel se ale v těchto případech projevily limity buněk s exogenním T buněčným receptorem (TCR) a CAR T buněk v několika aspektech, které jsou předmětem dalšího výzkumu a hledání nových možností. Tato dizertační práce se soustředí na několik faktorů limitujících účinnost modifikovaných T buněk, shrnuje současný stav poznání a navrhuje možná řešení. V prvé řadě jsou popsány finanční náročnost a bezpečnostní rizika současných přístupů pro výrobu CAR T buněk v rámci publikace, která předkládá inovativní přístup využívající piggyBac transpozonový systém. V porovnání s dosavadními výrobními protokoly je navrženo využití alternativních zdrojů pro enzym transpozázu a transgen, které jsou vyrobeny abioticky pro minimalizaci pravděpodobnosti xenogenní kontaminace. Namísto běžně využívaných vektorů virového nebo bakteriálního původu navrhujeme použití mRNA a lineární DNA, které jsou vyrobeny enzymaticky. V rámci...