Development of a novel TCR avidity assay for human CD8+ T cells

T cells with high avidity for their specific ligand are believed to be most effective in clearing viral infections and inducing tumor regression. Thereby, an important part of the avidity seems to be hard wired in the structure of the T cell receptor (TCR). Existing methods do not allow for the exact measurement of this structural avidity on living cells. We therefore developed a novel assay, where the dissociation of monomeric MHC-molecules bound to surface expressed TCRs can be observed by real-time microscopy and can be quantified as koff-rate. Experiments with preclinical mouse models showed a clear correlation between functional avidity, koff-rate and protectivity of the T cells. This led to the assumption that the koff-rate might be an important parameter for determination of the quality of T cells used e.g. for adoptive immunotherapy. Hence, the assay was adapted to the measurement of human T cells. To achieve this, fundamental changes of the setups turned out to be necessary. Validation of the method with CMV-specific T cells showed that the assay allows for precise and reproducible determination of the koff-rate. High variability of the koff-rate assed for different CMV-positive donors indicates that this parameter might be important for the selection of high quality T cells for adoptive T cell therapy.
T-Zellen mit hoher Avidität für ihren spezifischen Liganden sind effizienter bei der Bekämpfung viraler Infektionen und Tumoren. Ein wichtiger Teil der Avidität scheint in der Struktur des T-Zellrezeptors (TZR) verankert. Existierende Methoden erlauben nicht, diese strukturelle Avidität auf lebenden Zellen exakt zu bestimmen. Daher wurde ein neues Testsystem entwickelt, bei dem die Dissoziation von monomeren MHC-Molekülen von TZRs unter dem Mikroskop verfolgt und die koff-rate quantifiziert werden kann. Versuche mit präklinischen Mausmodellen indizieren, dass die koff-rate ein wichtiger Parameter zur Qualitätsbestimmung von T-Zellen ist. Daher wurde die Methode auf die Messung humaner T-Zellen übertragen, wofür grundlegende Details im Versuchsaufbau verändert werden mussten. Die Validierung mit CMV-spezifischen T-Zellen zeigte, dass die Bestimmung der koff-rate präzise und gut reproduzierbar ist. Die hohe Variabilität in den koff-rates verschiedener Spender weist darauf hin, dass dieser Parameter zur Auswahl geeigneter Zellen für die adoptive Zelltherapie wichtig sein könnte.