The adoptive transfer of T lymphocytes reprogrammed to target tumour cells has demonstrated potential for treatment of various cancers1-7. However, little is known about the long-term potential and clonal stability of the infused cells. Here we studied long-lasting CD19-redirected chimeric antigen receptor (CAR) T cells in two patients with chronic lymphocytic leukaemia1-4 who achieved a complete remission in 2010. CAR T cells remained detectable more than ten years after infusion, with sustained remission in both patients. Notably, a highly activated CD4+ population emerged in both patients, dominating the CAR T cell population at the later time points. This transition was reflected in the stabilization of the clonal make-up of CAR T cells with a repertoire dominated by a small number of clones. Single-cell profiling demonstrated that these long-persisting CD4+ CAR T cells exhibited cytotoxic characteristics along with ongoing functional activation and proliferation. In addition, longitudinal profiling revealed a population of gamma delta CAR T cells that prominently expanded in one patient concomitant with CD8+ CAR T cells during the initial response phase. Our identification and characterization of these unexpected CAR T cell populations provide novel insight into the CAR T cell characteristics associated with anti-cancer response and long-term remission in leukaemia.

Chimeric antigen receptor (CAR) T cells have demonstrated promising efficacy, particularly in hematologic malignancies. One challenge regarding CAR T cells in solid tumors is the immunosuppressive tumor microenvironment (TME), characterized by high levels of multiple inhibitory factors, including transforming growth factor (TGF)-β. We report results from an in-human phase 1 trial of castration-resistant, prostate cancer-directed CAR T cells armored with a dominant-negative TGF-β receptor (NCT03089203). Primary endpoints were safety and feasibility, while secondary objectives included assessment of CAR T cell distribution, bioactivity and disease response. All prespecified endpoints were met. Eighteen patients enrolled, and 13 subjects received therapy across four dose levels. Five of the 13 patients developed grade ≥2 cytokine release syndrome (CRS), including one patient who experienced a marked clonal CAR T cell expansion, >98% reduction in prostate-specific antigen (PSA) and death following grade 4 CRS with concurrent sepsis. Acute increases in inflammatory cytokines correlated with manageable high-grade CRS events. Three additional patients achieved a PSA reduction of ≥30%, with CAR T cell failure accompanied by upregulation of multiple TME-localized inhibitory molecules following adoptive cell transfer. CAR T cell kinetics revealed expansion in blood and tumor trafficking. Thus, clinical application of TGF-β-resistant CAR T cells is feasible and generally safe. Future studies should use superior multipronged approaches against the TME to improve outcomes.

Abstract COVID-19 has become a global pandemic. Immune dysregulation has been implicated, but immune responses remain poorly understood. We analyzed 71 COVID-19 patients compared to recovered and healthy subjects using high dimensional cytometry. Integrated analysis of ∼200 immune and >30 clinical features revealed activation of T cell and B cell subsets, but only in some patients. A subgroup of patients had T cell activation characteristic of acute viral infection and plasmablast responses could reach >30% of circulating B cells. However, another subgroup had lymphocyte activation comparable to uninfected subjects. Stable versus dynamic immunological signatures were identified and linked to trajectories of disease severity change. These analyses identified three “immunotypes” associated with poor clinical trajectories versus improving health. These immunotypes may have implications for therapeutics and vaccines.

The adoptive transfer of T lymphocytes reprogrammed to target tumor cells has demonstrated significant potential in various malignancies. However, little is known about the long-term potential and the clonal stability of the infused cells. Here, we studied the longest persisting CD19-redirected chimeric antigen receptor (CAR) T cells to date in two chronic lymphocytic leukemia (CLL) patients who achieved a complete remission in 2010. CAR T-cells were still detectable up to 10+ years post-infusion, with sustained remission in both patients. Surprisingly, a prominent, highly activated CD4 + population developed in both patients during the years post-infusion, dominating the CAR T-cell population at the late time points. This transition was reflected in the stabilization of the clonal make-up of CAR T-cells with a repertoire dominated by few clones. Single cell multi-omics profiling via Cellular Indexing of Transcriptomes and Epitopes by Sequencing (CITE-Seq) with TCR sequencing of CAR T-cells obtained 9.3 years post-infusion demonstrated that these long-persisting CD4 + CAR T-cells exhibited cytotoxic characteristics along with strong evidence of ongoing functional activation and proliferation. Our data provide novel insight into the CAR T-cell characteristics associated with long-term remission in leukemia.