Editing the B Cell Receptor (BCR) to Uncover the Role of Antigen Specific B cells in Solid Tumors

As the second most abundant immune cell population in many cancer types, their impact varies depending on the unique tumor context. Yet, investigations on the role of B cells in cancer have thus far yielded contradictory results, with some studies indicating a tumor-promoting role and others suggesting anticancer activity. In addition to their role in antibody production, naturally occurring cancer-specific B cells can directly contribute to tumor suppression by i) directly killing tumor cells via the expression of granzyme B, TRAIL, and FasL, and ii) by triggering robust T cell immunity through the activation of inflammatory responses and their professional antigen-presenting cell (APC) function. Tumor-infiltrating B cells often form immune compartments known as tertiary lymphoid structures (TLS), and their presence in human tumors is associated with a favorable response to immunotherapy. Preclinical studies have shown that the adoptive transplant of tumor-specific B cells, collected from tumor-draining lymph nodes (TDLN) or isolated by antigen dextramer sorting, can reduce tumor progression and induce tumor-specific T cell immunity. However, naturally occurring tumor-specific B cells are rare and challenging to select and expand from the extensive polyclonal repertoire of patients' B cells. This study utilized Homology direct repair (HDR) gene editing to reprogram B cell receptors (BCRs) to target tumor-associated antigens, with a particular focus on the human epidermal growth factor receptor 2 (hHER2). Through the optimization of stimulation cocktails and culture conditions, we developed an editing protocol achieving a 50% editing efficiency in primary murine B cells. The edited B cells were confirmed to express hHER2-BCR, differentiate into a germinal center (GC) phenotype in long-term cultures, and effectively present antigens to induce T-cell proliferation in in vitro assays. Using in vivo breast cancer and melanoma models expressing hHER2 antigen, the infusion of HER2 specific edited B cells in combination with low-intensity chemotherapy regimens was observed to reduce tumor growth. These findings underscore the potential of tumor-specific B cell therapy in various tumor models, paving the way for innovative anticancer treatments.

Le cellule B svolgono un ruolo multifunzionale nel microambiente tumorale, influenzando la patogenesi del cancro. Essendo la seconda popolazione di cellule immunitarie più abbondante in molti tipi di cancro, il loro impatto varia a seconda del contesto tumorale unico. Tuttavia, le indagini sul ruolo delle cellule B nel cancro finora hanno prodotto risultati contraddittori, con alcuni studi che indicano un ruolo favorevole alla crescita tumorale e altri che suggeriscono attività anticancro. Oltre al loro ruolo nella produzione di anticorpi, le cellule B specifiche per il cancro naturalmente presenti possono contribuire direttamente alla soppressione tumorale attraverso i seguenti meccanismi: i) uccisione diretta delle cellule tumorali mediante l'espressione di granzima B, TRAIL e FasL e ii) induzione di una robusta immunità delle cellule T attraverso l'attivazione di risposte infiammatorie e la loro funzione di cellule presentanti antigeni professionali (APC). Le cellule B che infiltrano il tumore spesso formano compartimenti immunitari noti come strutture linfoidi terziarie (TLS), e la loro presenza nei tumori umani è associata a una risposta favorevole all'immunoterapia. Studi preclinici hanno dimostrato che il trapianto adottivo di cellule B specifiche per il tumore, raccolte dai linfonodi di drenaggio del tumore (TDLN) o isolate mediante separazione con dextrameri specifici per l’ antigene, può ridurre la progressione tumorale e indurre l'immunità delle cellule T specifiche per il tumore. Tuttavia, le cellule B specifiche per il tumore naturalmente presenti sono rare e difficili da selezionare ed espandere dalla vasta repertorio policlonale delle cellule B dei pazienti. Questo studio ha utilizzato la riparazione diretta per omologia (HDR) per riorientare i recettori delle cellule B (BCR) per mirare agli antigeni associati al tumore, con un focus particolare sul recettore del fattore di crescita epidermico umano 2 (hHER2). Attraverso l'ottimizzazione delle combinazioni di stimolazione e delle condizioni di coltura, è stato sviluppato un protocollo di editing che ha raggiunto un'efficienza di editing del 50% nelle cellule B murine primarie. È stato confermato che le cellule B modificate esprimevano l'hHER2-BCR, si differenziavano in un fenotipo di centro germinativo (GC) in colture a lungo termine, e presentavano efficacemente gli antigeni per indurre la proliferazione delle cellule T in saggi in vitro. Utilizzando modelli di cancro al seno e al melanoma in vivo che esprimevano l'antigene hHER2, è stato osservato che l'infusione di cellule B modificate specifiche per HER2 in combinazione con regimi chemioterapici a bassa intensità riduceva la crescita tumorale. Questi risultati sottolineano il potenziale della terapia con cellule B specifiche per il tumore in vari modelli tumorali, aprendo la strada a innovative terapie anticancro.