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García-Guerrero E, Rodríguez-Lobato LG, Sierro-Martínez B, Danhof S, Bates S, Frenz S, Haertle L, Götz R, Sauer M, Rasche L, Kortüm KM, Pérez-Simón JA, Einsele H, Hudecek M, Prommersberger SR. All-trans retinoic acid works synergistically with the γ-secretase inhibitor crenigacestat to augment BCMA on multiple myeloma and the efficacy of BCMA-CAR T cells. Haematologica 2022; 108:568-580. [PMID: 36722406 PMCID: PMC9890012 DOI: 10.3324/haematol.2022.281339] [Citation(s) in RCA: 2] [Impact Index Per Article: 1.0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 05/02/2022] [Indexed: 02/05/2023] Open
Abstract
B-cell maturation antigen (BCMA) is the lead antigen for chimeric antigen receptor (CAR) T-cell therapy in multiple myeloma (MM). A challenge is inter- and intra-patient heterogeneity in BCMA expression on MM cells and BCMA downmodulation under therapeutic pressure. Accordingly, there is a desire to augment and sustain BCMA expression on MM cells in patients that receive BCMA-CAR T-cell therapy. We used all-trans retinoic acid (ATRA) to augment BCMA expression on MM cells and to increase the efficacy of BCMA-CAR T cells in pre-clinical models. We show that ATRA treatment leads to an increase in BCMA transcripts by quantitative reverse transcription polymerase chain reaction and an increase in BCMA protein expression by flow cytometry in MM cell lines and primary MM cells. Analyses with super-resolution microscopy confirmed increased BCMA protein expression and revealed an even distribution of non-clustered BCMA molecules on the MM cell membrane after ATRA treatment. The enhanced BCMA expression on MM cells after ATRA treatment led to enhanced cytolysis, cytokine secretion and proliferation of BCMA-CAR T cells in vitro, and increased efficacy of BCMA-CAR T-cell therapy in a murine xenograft model of MM in vivo (NSG/MM.1S). Combination treatment of MM cells with ATRA and the γ- secretase inhibitor crenigacestat further enhanced BCMA expression and the efficacy of BCMA-CAR T-cell therapy in vitro and in vivo. Taken together, the data show that ATRA treatment leads to enhanced BCMA expression on MM cells and consecutively, enhanced reactivity of BCMA-CAR T cells. The data support the clinical evaluation of ATRA in combination with BCMA-CAR T-cell therapy and potentially, other BCMA-directed immunotherapies.
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Affiliation(s)
- Estefanía García-Guerrero
- Lehrstuhl für Zelluläre Immuntherapie, Medizinische Klinik und Poliklinik II and Medizinische Klinik und Poliklinik II, Universitätsklinikum Würzburg, Würzburg, Germany,Instituto de Biomedicina de Sevilla (IBIS/CSIC), Department of Hematology, Hospital Universitario Virgen del Rocío, Universidad de Sevilla, Sevilla, Spain
| | - Luis G. Rodríguez-Lobato
- Lehrstuhl für Zelluläre Immuntherapie, Medizinische Klinik und Poliklinik II and Medizinische Klinik und Poliklinik II, Universitätsklinikum Würzburg, Würzburg, Germany,Amyloidosis and Multiple Myeloma Unit, Department of Hematology, Hospital Clínic of Barcelona. Institut d’Investigacions Biomèdiques August Pi i Sunyer (IDIBAPS), Barcelona, Spain
| | - Belén Sierro-Martínez
- Instituto de Biomedicina de Sevilla (IBIS/CSIC), Department of Hematology, Hospital Universitario Virgen del Rocío, Universidad de Sevilla, Sevilla, Spain
| | - Sophia Danhof
- Lehrstuhl für Zelluläre Immuntherapie, Medizinische Klinik und Poliklinik II and Medizinische Klinik und Poliklinik II, Universitätsklinikum Würzburg, Würzburg, Germany
| | - Stephan Bates
- Lehrstuhl für Zelluläre Immuntherapie, Medizinische Klinik und Poliklinik II and Medizinische Klinik und Poliklinik II, Universitätsklinikum Würzburg, Würzburg, Germany
| | - Silke Frenz
- Lehrstuhl für Zelluläre Immuntherapie, Medizinische Klinik und Poliklinik II and Medizinische Klinik und Poliklinik II, Universitätsklinikum Würzburg, Würzburg, Germany
| | - Larissa Haertle
- Lehrstuhl für Zelluläre Immuntherapie, Medizinische Klinik und Poliklinik II and Medizinische Klinik und Poliklinik II, Universitätsklinikum Würzburg, Würzburg, Germany
| | - Ralph Götz
- Lehrstuhl für Biotechnologie und Biophysik, Julius-Maximilians-Universität Würzburg, Würzburg, Germany
| | - Markus Sauer
- Lehrstuhl für Biotechnologie und Biophysik, Julius-Maximilians-Universität Würzburg, Würzburg, Germany
| | - Leo Rasche
- Lehrstuhl für Zelluläre Immuntherapie, Medizinische Klinik und Poliklinik II and Medizinische Klinik und Poliklinik II, Universitätsklinikum Würzburg, Würzburg, Germany
| | - K. Martin Kortüm
- Lehrstuhl für Zelluläre Immuntherapie, Medizinische Klinik und Poliklinik II and Medizinische Klinik und Poliklinik II, Universitätsklinikum Würzburg, Würzburg, Germany
| | - Jose A. Pérez-Simón
- Instituto de Biomedicina de Sevilla (IBIS/CSIC), Department of Hematology, Hospital Universitario Virgen del Rocío, Universidad de Sevilla, Sevilla, Spain
| | - Hermann Einsele
- Lehrstuhl für Zelluläre Immuntherapie, Medizinische Klinik und Poliklinik II and Medizinische Klinik und Poliklinik II, Universitätsklinikum Würzburg, Würzburg, Germany
| | - Michael Hudecek
- Lehrstuhl für Zelluläre Immuntherapie, Medizinische Klinik und Poliklinik II and Medizinische Klinik und Poliklinik II, Universitätsklinikum Würzburg, Würzburg, Germany
| | - Sabrina R. Prommersberger
- Lehrstuhl für Zelluläre Immuntherapie, Medizinische Klinik und Poliklinik II and Medizinische Klinik und Poliklinik II, Universitätsklinikum Würzburg, Würzburg, Germany,S. Prommersberger
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