ヒト初代NK細胞のCD38欠失は、ダラツムマブ誘発性フラトリシドを除去し、そのエフェクター活性を高める

CD38 deletion of human primary NK cells eliminates daratumumab-induced fratricide and boosts their effector activity.

• Meisam Naeimi Kararoudi
• Yuya Nagai
• Ezgi Elmas
• Marcelo de Souza Fernandes Pereira
• Syed Abbas Ali
• Philip Hollingsworth Imus
• Darren Wethington
• Ivan Borrello
• Dean Anthony Lee
• Gabriel Ghiaur

抄録

多発性骨髄腫（MM）は、一般的にCD38を発現する形質細胞新生物である。CD38を標的とするヒトモノクローナル抗体であるダラツムマブ（DARA）は、再発・難治性の多発性骨髄腫患者の転帰を有意に改善したが、ほとんどの症例で一過性である。DARAの効果が最適でないと考えられるメカニズムには、CD38発現のダウンレギュレーションとMM標的細胞上での補体阻害タンパク質の過剰発現、およびDARAによって誘発されたCD38高ナチュラルキラー（NK）細胞の枯渇が含まれており、その結果、抗体依存性細胞毒性（ADCC）が損なわれる。ここでは、DARA治療中にNK細胞の機能を維持することで、MM細胞に対するDARAが媒介するADCCを最大化し、応答を深めることができるかどうかを検証した。我々はCRISPR/Cas9システムを用いて、ex vivoで増殖した末梢血NK細胞のCD38（CD38KO）を削除した。これらのCD38KO NK細胞は、DARAによって誘導されたフラトリチドに対して完全に抵抗性を示し、DARAで前処理した免疫不全マウスにおいて優れた持続性を示し、CD38を発現するMM細胞株および初代MM細胞に対してADCC活性を増強した。さらに、トランスクリプトーム解析および細胞代謝解析により、CD38KO NK細胞は、ミトコンドリア呼吸能力を高めた独自の代謝リプログラミングを行っていることが明らかになった。最後に、我々は全トランスレチノイン酸（ATRA）への曝露が野生型NK細胞およびCD38KO NK細胞の機能に与える影響を評価し、MM患者におけるATRAとDARAの併用の潜在的な利点と欠点を明らかにした。これらの知見は、ex vivoで拡張したCD38KO NK細胞を用いた養子免疫療法がMM患者のDARA活性を高める可能性があることを証明するものである。

Multiple myeloma (MM) is a plasma cell neoplasm that commonly expresses CD38. Daratumumab (DARA), a human monoclonal antibody targeting CD38, has significantly improved the outcome of patients with relapsed and refractory MM, but the response is transient in most cases. Putative mechanisms of suboptimal efficacy of DARA include down-regulation of CD38 expression and over-expression of complement inhibitory proteins on MM target cells as well as DARA-induced depletion of CD38high natural killer (NK) cells resulting in crippled antibody dependent cellular cytotoxicity (ADCC). Here, we tested if maintaining NK-cell function during DARA therapy could maximize DARA-mediated ADCC against MM cells and deepen the response. We used the CRISPR/Cas9 system to delete CD38 (CD38KO) in ex vivo expanded peripheral blood NK cells. These CD38KO NK cells were completely resistant to DARA-induced fratricide, showed superior persistence in immune deficient mice pretreated with DARA, and enhanced ADCC activity against CD38-expressing MM cell lines and primary MM cells. Additionally, transcriptomic and cellular metabolic analysis demonstrated that CD38KO NK cells have unique metabolic reprogramming with higher mitochondrial respiratory capacity. Lastly, we evaluate the impact of exposure to all-trans retinoic acid (ATRA) on wild type NK and CD38KO NK cells function and highlight potential benefit and drawbacks of combining ATRA with DARA in patients with MM. Taken together, these findings provide proof of concept that adoptive immunotherapy using ex vivo expanded CD38KO NK cells has the potential to boost DARA activity in MM.

Copyright © 2020 American Society of Hematology.