T cell–based cancer immunotherapy has typically relied on membrane-bound cytotoxicity enhancers such as chimeric antigen receptors expressed in autologous αβ T cells. These approaches are limited by tonic signaling of synthetic constructs and costs associated with manufacturing. γδ T cells are an emerging alternative for cellular therapy, having innate antitumor activity, potent antibody-dependent cellular cytotoxicity, and minimal alloreactivity. We present an immunotherapeutic platform technology built around the innate properties of the Vγ9Vδ2 T cell, harnessing specific characteristics of this cell type and offering an allocompatible cellular therapy that recruits bystander immunity. We engineered γδ T cells to secrete synthetic tumor-targeting opsonins in the form of an scFv-Fc fusion protein and a mitogenic IL-15Rα–IL-15 fusion protein (stIL15). Using GD2 as a model antigen, we show that GD2-specific opsonin-secreting Vγ9Vδ2 T cells (stIL15-OPS-γδ T cells) have enhanced cytotoxicity and promote bystander activity of other lymphoid and myeloid cells. Secretion of stIL-15 abrogated the need for exogenous cytokine supplementation and further mediated activation of bystander natural killer cells. Compared with unmodified γδ T cells, stIL15-OPS-γδ T cells exhibited superior in vivo control of subcutaneous tumors and persistence in the blood. Moreover, stIL15-OPS-γδ T cells were efficacious against patient-derived osteosarcomas in animal models and in vitro, where efficacy could be boosted with the addition of zoledronic acid. Together, the data identify stIL15-OPS-γδ T cells as a candidate allogeneic cell therapy platform combining direct cytolysis with bystander activation to promote tumor control.

Abstract Chimeric Antigen receptor T cell (CAR-T) treatments for solid cancers have been compromised by limited expansion and survival in the tumor microenvironment following interaction with antigen-expressing target cells. Using B7H3 as a model antigen with broad clinical applicability, we evaluated the relationship between the antibody/antigen affinity of three clinical candidate binders and the three following functional characteristics: functional avidity, prolonged cytotoxicity in tumoroid re-stimulation assays, and in vivo anti-tumoral responses. BEHAV3D video-microscopy assessed distinct CAR-T cell behaviors at single cell resolution. T cell exhaustion did not dictate effector function. Rather, we demonstrated a threshold avidity of CAR-T / tumor cell interaction, characterized by longer cumulative CD8 + CAR-T / tumor target interaction times, and required for adequate CAR-T cell expansion to result in sustained tumor control upon re-challenge. These results provide new insights into design of CAR-T cells for antigen-dim cell targeting, and avoidance of antigen-dim tumor relapse.

Abstract T cell-based cancer immunotherapy has typically relied on membrane-bound cytotoxicity enhancers such as chimeric antigen receptors expressed in autologous αβT cells. These approaches are limited by tonic signalling of synthetic constructs and costs associated with manufacture of bespoke patient products. γδT cells are an emerging alternative chassis for cellular therapy, possessing innate anti-tumour activity, potent antibody-dependent cytotoxicity (ADCC) and minimal alloreactivity. We present an immunotherapeutic platform technology built around the Vγ9Vδ2 γδT cell chassis, harnessing specific characteristics of this cell type and offering an allo-compatible means of delivering cellular therapy that recruits bystander immunity. We engineered γδT cells to secrete synthetic opsonins and stabilized IL15 (stIL15). Using GD2 as a model antigen we show how opsonin-secreting Vγ9Vδ2 (OPS-γδ) have enhanced cytotoxicity and also confer this benefit on lymphoid and myeloid bystander cells. Reflecting the secreted nature of the engineered efficacy modules, the entire product rather than just the gene-modified fraction exhibited enhanced activation and cytotoxic profiles, superior persistence and proliferative capacity even upon repeated tumour challenge. Secretion of stIL15 abrogated the need for exogenous cytokine supplementation during expansion and further mediated functional licensing of bystander NK cells. Compared to unmodified γδT cells, stIL15-OPS-γδ cells exhibited superior in-vivo control of subcutaneous tumour and persistence in the blood. stIL15-OPS-γδ cells were further efficacious in 3D patient-derived osteosarcoma models, where efficacy could be boosted with the addition of immunomodulatory aminobisphosphonate drug, zoledronic acid. Together the data identify stIL15-OPS-γδ cells as a novel allogeneic platform combining direct cytolysis with bystander activation to effect solid tumour control. One Sentence Summary Armoured, opsonin-secreting OPS-γδ cell immunotherapy is built on the innate strengths of the Vγ9Vδ2 cell chassis for allogeneic solid tumour targeting.