title: Intratumoral Heterogeneity, Modulation and CAR T Cell-Based Therapeutic Targeting of GPA33 Expression in Colorectal Cancer
Creators: name: Börding, Teresa
Publisher: name: Humboldt-Universität zu Berlin
Year: 2025
Subjects: subject: Darmkrebs
subject: Heterogenität
subject: WNT
subject: CAR-T-Zelltherapie
subject: GPA33
subject: gerichtete Therapie
subject: Colorectal Cancer
subject: Heterogeneity
subject: WNT
subject: CAR-T cell therapy
subject: GPA33
subject: Targeted therapy
subject: 570 Biologie

description: Das Glykoprotein A33 (GPA33) ist ein aussichtsreiches Antigen für eine zielgerichtete Therapie, da es vorwiegend in Darmepithelien und Darmkrebs vorkommt. Klinische Studien zu GPA33-gerichteten Antikörpertherapien haben aber festgelegte Ansprechraten nicht erreicht. Zur Untersuchung der geringen Wirksamkeit und Verbesserung der Therapien habe ich GPA33-Expression in Darmkrebs untersucht, mit GPA33-Regulation interferiert und eine zelluläre GPA33-gerichtete Therapiealternative entwickelt. Mithilfe von Immunhistochemie und Immunfluoreszenz in zwei Kolorektalkarzinom-Kohorten entdeckte ich Heterogenität in der GPA33-Expression. Ich fand eine inverse Korrelation zwischen hoher GPA33-Expression und Metastasierung sowie einen konsistenten GPA33-Expressionsphänotyp im Primärtumor und Fernmetastasen. GPA33-positive Zellen waren zentral lokalisiert und hatten geringe WNT-Aktivität. GPA33-negative Zellen an der invasiven Front wiesen erhöhte WNT-Aktivität auf. Zur Untersuchung der Verbindung zwischen Zellsignalwegen und GPA33-Expression griff ich in onkogene Signalwege und Transkriptionsfaktoren ein. Meine Ergebnisse zeigten eine CDX1-abhängige transkriptionelle Regulierung der GPA33-Expression und eine inverse Korrelation mit dem WNT-Signalweg in vitro. Die Herunterregulierung der WNT-Aktivität erhöhte GPA33-Expression in vitro und in GPA33-negativen Tumorzellsubpopulationen in Xenotransplantaten. Schließlich entwickelte ich GPA33-CAR-T-Zellen und untersuchte ihre Anti-Tumor-Aktivität. GPA33-CAR T-Zellen wurden als Reaktion auf GPA33-positive Darmkrebszellen aktiviert und reduzierten das Tumorwachstum in Mäusen. Zusammenfassend identifiziert diese Studie intratumorale Heterogenität als Ursache für die geringe Wirksamkeit GPA33-gerichteter Therapie und zeigt, dass diese Therapie durch WNT-Inhibition verbessert werden könnte. Zudem liefere ich präklinische Beweise für den Einsatz einer GPA33-gerichteten Immuntherapie gegen Darmkrebs.
description: The cell surface Glycoprotein A33 (GPA33) is a promising antigen for targeted therapy, predominantly expressed in intestinal epithelia and colorectal cancer. Prior clinical trials with GPA33-targeted antibodies have not achieved desired response rates. To investigate low efficacy and improve therapies, I explored GPA33 expression, interfered with GPA33-regulatory mechanisms, and developed a cellular GPA33-targeted therapy alternative. Using immunohistochemistry and immunofluorescence on two colorectal cancer cohorts, I discovered heterogeneity in GPA33 expression. I found an inverse correlation of high GPA33 expression with progressive disease and consistent GPA33 expression in primary tumor and distant metastasis. GPA33-positive cells were centrally localized with low WNT activity, whereas GPA33-negative cells were at the invasive front with elevated WNT signaling. To understand the functional link between cell signaling networks and GPA33 expression, I interfered with oncogenic signaling pathways and transcription factors. My findings revealed CDX1-dependent transcriptional regulation of GPA33 and an inverse correlation with WNT signaling in vitro. Downregulation of WNT activity increased GPA33 expression in vitro and in GPA33-negative tumor cell subpopulations in subcutaneous xenograft models. Finally, I developed GPA33-CAR T cells and assessed their anti-tumor activity using flow cytometry, ELISA, live-cell imaging, and adoptive transfer. GPA33-CAR T cells were activated in response to GPA33-positive colorectal cancer cells and reduced xenograft growth in tumor-bearing mice. In conclusion, this study identifies intratumoral heterogeneity as a potential cause for low treatment efficacy and demonstrates that GPA33-targeted therapy could be enhanced by simultaneous WNT inhibition to boost GPA33 expression in colorectal cancer cells. Additionally, I provide preclinical evidence supporting the use of cellular immunotherapy to target GPA33 in colorectal cancer.