Dissecting ALK-specific CD4 T Cell Responses for ALK-positive Anaplastic Large Cell Lymphoma Immunotherapy

Abstract

The aim of this thesis is to generate new insights into the immunogenicity of the anaplastic lymphoma kinase (ALK) by the first comprehensive investigation of ALK-specific CD4 T cell responses. ALK fusion proteins, resulting from chromosomal translocations, are the main oncogenic drivers in anaplastic large cell lymphoma (ALCL). The aberrant ALK expression in lymphoma cells is recognized by the immune system which is reflected by spontaneous ALK- specific humoral- and T cell responses. These spontaneous immune responses can be potentially promoted by immunotherapy to mediate tumor control and long-term protection. Previous efforts to dissect mechanisms of anti-ALK immunity have primarily focused on CD8 T cells and B cells. The presence and participation of CD4 T cells in the anti-ALK immune response remains poorly characterized.The first aim of this study was the detection of ALK-specific CD4 T cells in humans. To address this, a combination of a peptide-based immunological approach with IFN-gamma ELISPOT was used to analyze peripheral blood of uniformly treated ALK+ALCL patients in clinical remission and healthy individuals for the presence of ALK-reactive CD4 T cells. In the next step, ALK-reactive CD4 T cell responses were dissected via single peptide screening to identify MHC class II restricted immunogenic ALK peptides in individual patients. The findings were integrated into immunization studies in mice to investigate ALK vaccine induced CD4 T cell responses in vivo and to explore the therapeutic efficacy of a selected ALK peptide vaccine in a syngeneic ALK- positive lymphoma model.This study provides evidence for the presence of ALK-reactive CD4 T cell responses in human and mice and led to the identification of previously undescribed CD4 T cell epitopes within the ALK protein. Furthermore, the potential and efficacy of CD4-directed ALK peptide vaccines in inducing spontaneous and therapeutically relevant ALK-specific CD4 T cell responses were demonstrated.These findings extent the knowledge on ALK immunity and provide essential information on ALK-reactive CD4 T cells, which can be potentially translated into the development of future immunotherapeutic strategies for the treatment of ALK-positive ALCL. Ziel dieser Arbeit ist es, durch die erste umfassende Untersuchung von ALK-spezifischen CD4- T-Zellantworten neue Einblicke in die Immunogenität der anaplastischen Lymphomkinase (ALK) zu gewinnen. ALK-Fusionsproteine, die aus chromosomalen Translokationen resultieren, sind die primären onkogenen Treiber beim anaplastischen großzelligen Lymphom (ALCL). Die aberrante ALK-Expression in Lymphomzellen wird vom Immunsystem erkannt, was sich in spontanen ALK-spezifischen humoralen und T-Zell-Antworten widerspiegelt. Diese spontan auftretenden Immunantworten können möglicherweise durch Immuntherapie gefördert werden, um Tumorkontrolle und Langzeitschutz zu vermitteln. Frühere Versuche, Mechanismen der Anti-ALK-Immunität zu untersuchen, konzentrierten sich hauptsächlich auf CD8-T-Zellen und B-Zellen. Das Vorhandensein und die Beteiligung von CD4-T-Zellen an der Anti-ALK-Immunantwort sind bisher schlecht charakterisiert.Das erste Ziel dieser Studie war der Nachweis von ALK-spezifischen CD4-T-Zellen beim Menschen. Um dies zu untersuchen, wurde eine Kombination eines peptidbasierten immunologischen Ansatzes mit IFN-gamma-ELISPOT verwendet, um peripheres Blut von einheitlich behandelten ALK+ALCL-Patienten in klinischer Remission und gesunden Personen auf das Vorhandensein von ALK-reaktiven CD4-T-Zellen zu analysieren. Im nächsten Schritt wurden ALK-reaktive CD4-T-Zellantworten über ein Einzelpeptid-Screening analysiert, um MHC- Klasse-II-beschränkte immunogene ALK-Peptide bei einzelnen Patienten zu identifizieren. Die Ergebnisse wurden in Immunisierungsstudien an Mäusen integriert, um die durch ALK- Impfung induzierten CD4-T-Zellantworten in vivo zu untersuchen und die therapeutische Wirksamkeit einer ausgewählten ALK-Peptid-Impfung in einem ALK-positiven Lymphom- Modell zu demonstrieren.Diese Studie liefert Hinweise auf das Vorhandensein von ALK-reaktiven CD4-T-Zellantworten bei Menschen und Mäusen und führte zur Identifizierung von zuvor nicht beschriebenen CD4- T-Zell-Epitopen innerhalb des ALK Proteins. Darüber hinaus wurden das Potenzial und die Wirksamkeit von CD4-gerichteten ALK-Peptid-Impfungen bei der Induktion spontaner und therapeutisch relevanter ALK-spezifischer CD4-T-Zellantworten gezeigt.Diese Ergebnisse erweitern das Wissen über die ALK-Immunität und liefern wichtige Informationen zu ALK-reaktiven CD4-T-Zellen, die in die Entwicklung zukünftiger immuntherapeutischer Strategien zur Behandlung von ALK-positivem ALCL umgesetzt werden können.