Biomaterial Scaffolds for Ex Vivo and In Situ CAR-T Cell Production

用于离体和原位 CAR-T 细胞生产的生物材料支架

基本信息

  • 批准号:
    10591482
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 37.63万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-04-16 至 2026-03-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY Despite unprecedented clinical success of chimeric antigen receptor (CAR)-T cell therapy against tumors, widespread application is limited by lengthy and labor-intensive ex vivo manufacturing procedures that result in: (i) very high costs of therapy of up to half of a million dollars; (ii) delays of weeks or months to infuse CAR-T cells to patients with rapidly progressing disease; and (iii) heterogeneous composition and terminal differentiation of infused CAR-T cells as a result of ex vivo culture that limit CAR-T cell engraftment and persistence. Effort to overcome these limitations have focused on closed and automatic manufacturing devices to contain the labor needed to manufacture CAR-T cells ex vivo, and allogeneic off-the-shelf CAR-T cells have been proposed to overcome the need of CAR-T cell manufacturing for each single patient. Despite significant achievements in this space, reducing the time, costs and regulatory burden remains a deep unmet need in CAR-T cell therapy and significant reducing or eliminating ex vivo procedures remains a critical unmet need. In vivo generation of CAR-T cells would eliminate the need for ex vivo procedures, prevent the terminal differentiation of ex vivo expanded CAR-T cells and ensure the potency and longevity of autologous T cells as compared to allogeneic CAR-T cell products that are extensively manipulated to prevent rejection and graft- versus-host disease The research outlined in this proposal develops new biomaterials approaches to reduce the time and effort to produce CAR-T cells in vitro, to enhance CAR-T cell efficacy and persistence in vivo and, finally, to eliminate ex vivo manipulation entirely by generating CAR-T cells entirely within the patient. We propose that biomaterial scaffolds displaying anti-CD3/CD28 antibodies and releasing pro-proliferative interleukins will mediate simultaneous activation and viral transduction of T cells without centrifugation (spinoculation) or transduction agents (retronectin, polybrene) and will facilitate ex vivo genetic reprogramming of T cells by reducing the time and expense of activating naive T-cells and transducing them with viral vectors. We next propose that directly implanting scaffolds seeded with peripheral blood mononuclear cells and CAR- encoding viral vectors will promote release of CAR-T cells into circulation, eliminating ex vivo CAR-T isolation and proliferation protocols to promote a less differentiated cell phenotype associated with longer in vivo persistence. Finally, we propose that, through the inclusion of encapsulated T-cell attracting cytokines, implanted biomaterial scaffolds will generate CAR-T cells entirely in situ through recruitment of host T cells to the scaffold, in-scaffold reprogramming of recruited T cells with resident CAR-encoding viral vectors, and release of reprogrammed CAR-T cells. We expect that our results will provide a basis for a general cellular therapeutic strategy and promote widespread patient access. In addition to the obvious applications in blood cancers, this rational materials-based approach for cellular manufacturing will be adopted to program therapeutic lymphocytes in solid tumors and for other diseases.
项目概要 尽管嵌合抗原受体(CAR)-T 细胞疗法在治疗肿瘤方面取得了前所未有的临床成功, 广泛的应用受到冗长且劳动密集型的离体制造程序的限制,这些程序导致 (i) 治疗费用非常高,高达 50 万美元; (ii) 延迟数周或数月的时间来输注 CAR-T 为疾病快速进展的患者提供细胞; (iii) 异质成分和终端 离体培养导致输注的 CAR-T 细胞分化,限制了 CAR-T 细胞的植入和 坚持。克服这些限制的努力集中在封闭式自动化制造设备上 包含离体制造 CAR-T 细胞所需的劳动力,同种异体现成 CAR-T 细胞 旨在克服为每位患者制造 CAR-T 细胞的需求。尽管显着 尽管在这一领域取得了成就,但减少时间、成本和监管负担仍然是一个未得到满足的深刻需求 CAR-T 细胞疗法和显着减少或消除离体程序仍然是一个未满足的关键需求。在 体内生成 CAR-T 细胞将消除离体程序的需要,防止最终 体外扩增 CAR-T 细胞的分化,并确保自体 T 细胞的效力和寿命 与经过广泛操作以防止排斥和移植的同种异体 CAR-T 细胞产品相比 该提案中概述的研究开发了新的生物材料方法来减少抗宿主病 体外生产 CAR-T 细胞的时间和精力,以增强 CAR-T 细胞在体内的功效和持久性, 最后,通过完全在患者体内生成 CAR-T 细胞来完全消除离体操作。我们 提出生物材料支架展示抗 CD3/CD28 抗体并释放促增殖细胞 白细胞介素将介导 T 细胞同时激活和病毒转导,无需离心 (纺丝)或转导剂(retronectin、polybrene),将促进离体遗传重编程 通过减少激活初始 T 细胞并用病毒载体转导它们的时间和费用来增强 T 细胞的活性。 接下来我们建议直接植入接种有外周血单核细胞和CAR-的支架 编码病毒载体将促进 CAR-T 细胞释放到循环中,消除离体 CAR-T 分离 和增殖方案,以促进与体内较长时间相关的分化程度较低的细胞表型 坚持。最后,我们建议,通过包含封装的 T 细胞吸引细胞因子, 植入的生物材料支架将通过招募宿主 T 细胞来完全原位生成 CAR-T 细胞 支架,用驻留的 CAR 编码病毒载体对招募的 T 细胞进行支架内重新编程,以及 释放重编程的 CAR-T 细胞。我们期望我们的结果将为一般细胞提供基础 治疗策略并促进广泛的患者获取。除了在血液中的明显应用外 癌症,这种基于合理材料的细胞制造方法将被用于编程 实体瘤和其他疾病中的治疗性淋巴细胞。

项目成果

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