Preclinical development of T cell products for immunotherapy after allogeneic hematopoietic stem cell transplantation

Abstract

Graft versus Host Disease (GvHD) is a severe complication of allogeneic hematopoietic cell transplantation caused by donor T-cells attacking the host’s tissues. Conventional immunosuppressive pharmacotherapy remains the mainstay against GvHD, with still suboptimal outcomes. As GvHD is thought to result from dysregulated immunity and an imbalance of effector T cells over regulatory T cells (Tregs), several groups have focused on the alternative strategy of the adoptive Treg immunotherapy. The most common approach is the isolation of natural Tregs with however important limitations including their low frequency in the periphery, lack of specific markers for their purification as well as the high-cost requirements. To address these issues, several groups, including ours, have focused on the ex vivo manufacturing of induced Treg (iTreg) products, with two such products having proceeded to phase I/II trials with promising results despite complex production protocols. Our approach aims to replicate the feto-maternal tolerance mechanism mediated by the immunosuppressive Human Leukocyte Antigen-G (HLA-G) molecule, which is naturally expressed in the placenta. Postnatally, HLA-G is epigenetically silenced, but demethylation can reverse this. We demonstrated that exposing human peripheral T cells to hypomethylating agents (azacitidine or decitabine) induces a de novo and stable HLA-G expression, converting them into iTregs with strong immunosuppressive function. The purpose of this thesis is the clinical translation of these findings developing an iTreg immunotherapy. Initially, we optimized the manufacturing process to produce a large- and clinical-scale HLA-G+-enriched regulatory T-cell product, termed iG-Tregs, using a short, simplified and inexpensive protocol. Subsequent molecular and phenotypic characterization revealed that iG-Tregs exhibit traits of well-established regulatory populations by upregulating several inhibitory molecules. Functional assessments demonstrated that our product is highly suppressive and possesses a favorable safety profile paving the way for its clinical application. To facilitate this, we obtained accreditation by the national regulatory authorities for our laboratory, enabling the on-site Good Manufacturing Practice (GMP)-production of Advanced Therapeutic Medicinal Products such as iG-Tregs. Finally, the iG-Tregs generation protocol was successfully validated under GMP-conditions allowing the initiation of their clinical evaluation in a phase I/II dose-escalating study against GVHD (EudraCT 2021-006367-26). Preliminary results indicated successful production of iG-Tregs with a stable phenotype, characterized by a favorable safety profile and a persistence in the patients’ periphery post-infusion.

Η νόσος μοσχεύματος κατά ξενιστή (GvHD) είναι μια σοβαρή επιπλοκή της αλλογενούς μεταμόσχευσης αιμοποιητικών κυττάρων, που προκαλείται από την ανοσιακή απόκριση των Τ-κύτταρα του δότη έναντι των ιστων του ξενιστή. Η συμβατική ανοσοκατασταλτική φαρμακοθεραπεία παραμένει η κύρια αντιμετώπιση της GvHD, ωστόσο χωρις βέλτιστα αποτελέσματα. Καθώς η GvHD θεωρείται ότι προκύπτει από τη απορρυθμισμένη ανοσία και τη διαταραχή ανάμεσα στα δραστικά T-κύτταρα έναντι των ρυθμιστικών T-κυττάρων (Tregs), αρκετές ομάδες έχουν επικεντρωθεί στην εναλλακτική στρατηγική της υιουθετούμενης ανοσοθεραπείας με Tregs. Η πιο κοινή προσέγγιση είναι η απομόνωση φυσικά απαντώμενων Tregs, η οποία ωστόσο παρουσιάζει σημαντικούς περιορισμούς, όπως η χαμηλή τους συχνότητα στην περιφέρεια, η έλλειψη συγκεκριμένων δεικτών για την απομόνωσή τους, καθώς και οι υψηλές απαιτήσεις σε κόστος. Με κατεύθυνση την αντιμετώπιση αυτών των ζητημάτων, αρκετές ομάδες, συμπεριλαμβανομένης της δικής μας, έχουν επικεντρωθεί στην ex vivo παραγωγή επαγόμενων Treg (iTreg) προϊόντων, με δύο τέτοια προϊόντα να έχουν προχωρήσει σε κλινικές δοκιμές φάσης I/II με ενθαρρυντικά αποτελέσματα παρά τα σύνθετα και χρονοβόρα πρωτόκολλα παραγωγής. Η δική μας προσέγγιση στοχεύει να μιμηθει τον μηχανισμό ανοχής μεταξύ εμβρύου-μητέρας που μεσολαβείται από το ανοσοκατασταλτικό μόριο Αντιγόνο Ανθρώπινων Λευκοκυττάρων-G (HLA-G), το οποίο εκφράζεται φυσικά στον πλακούντα. Μετά τν κύηση, το HLA-G καταστέλλεται επιγενετικά, ενώ η απομεθυλίωση μπορεί να αναστρέψει αυτή τη σίγηση. Βάσει αυτού σε προηγούμενη μελέτη δείξαμε ότι η έκθεση ανθρώπινων περιφερικών Τ-κυττάρων σε υπομεθυλιωτικούς παράγοντες (αζακυτιδίνη ή δεσιταβίνη) επάγει μια νέα και σταθερή έκφραση του HLA-G, μετατρέποντάς τα σε iTregs με ισχυρή ανοσοκατασταλτική λειτουργία. Σκοπός αυτής της διατριβής είναι η κλινική μετάφραση αυτών των ευρημάτων για την ανάπτυξη μιας ανοσοθεραπείας. Αρχικά, βελτιστοποιήσαμε τη διαδικασία παραγωγής για να παράγουμε ένα προϊόν εμπλουτισμένο σε HLA-G+ T ρυθμιστικά κύτταρα σε μεγάλη και κλινική κλίμακα, που ονομάζεται iG-Tregs, χρησιμοποιώντας ένα σύντομο, απλοποιημένο και οικονομικό πρωτόκολλο. Επακόλουθη μοριακή και φαινοτυπική ανάλυση αποκάλυψε ότι τα iG-Tregs εμφανίζουν χαρακτηριστικά αναγνωρισμένων και εκετνώς χαρακτηρισμένων ρυθμιστικών πληθυσμών καθώς επάγουν αρκετά ανασταλτικά μόρια. Λειτουργικές δοκιμές έδειξαν ότι το προϊόν μας είναι εχει ισχυρή ανοσοκατασταλτική δράση και ευνοϊκό προφίλ ασφάλειας, ανοίγοντας τον δρόμο για την κλινική του εφαρμογή. Για τη διευκόλυνση αυτής της εφαρμογής, λάβαμε διαπίστευση από τις εθνικές ρυθμιστικές αρχές για το εργαστήριό μας, επιτρέποντας την επί τόπια παραγωγή Προηγμένων Θεραπευτικών Φαρμακευτικών Προϊόντων όπως τα iG-Tregs σύμφωνα με τις Ορθές Πρακτικές Παραγωγής (GMP). Τέλος, το πρωτόκολλο παραγωγής των iG-Tregs επικυρώθηκε με επιτυχία υπό συνθήκες GMP, επιτρέποντας την έναρξη της κλινικής τους αξιολόγησης σε μελέτη φάσης I/II έναντι της GvHD (EudraCT 2021-006367-26). Τα προκαταρκτικά αποτελέσματα επέδειξαν την επιτυχή παραγωγή των iG-Tregs με σταθερό φαινότυπο, και ευνοϊκό προφίλ ασφάλειας καθως και την παραμονή τους στην περιφέρεια των ασθενών μετά την έγχυση.