Solid organ transplant (SOT) recipients receive therapeutic immunosuppression that compromises their immune response to infections and vaccines. For this reason, SOT patients have a high risk of developing severe coronavirus disease 2019 (COVID-19) and an increased risk of death from severe acute respiratory syndrome coronavirus-2 (SARS-CoV-2) infection. Moreover, the efficiency of immunotherapies and vaccines is reduced due to the constant immunosuppression in this patient group. Here, we propose adoptive transfer of SARS-CoV-2-specific T cells made resistant to a common immunosuppressant, tacrolimus, for optimized performance in the immunosuppressed patient. Using a ribonucleoprotein approach of CRISPR-Cas9 technology, we have generated tacrolimus-resistant SARS-CoV-2-specific T cell products from convalescent donors and demonstrate their specificity and function through characterizations at the single-cell level, including flow cytometry, single-cell RNA (scRNA) Cellular Indexing of Transcriptomes and Epitopes (CITE), and T cell receptor (TCR) sequencing analyses. Based on the promising results, we aim for clinical validation of this approach in transplant recipients. Additionally, we propose a combinatory approach with tacrolimus, to prevent an overshooting immune response manifested as bystander T cell activation in the setting of severe COVID-19 immunopathology, and tacrolimus-resistant SARS-CoV-2-specific T cell products, allowing for efficient clearance of viral infection. Our strategy has the potential to prevent severe COVID-19 courses in SOT or autoimmunity settings and to prevent immunopathology while providing viral clearance in severe non-transplant COVID-19 cases.

Chimeric antigen receptor (CAR)-reprogrammed immune cells hold significant therapeutic potential for oncology, autoimmune diseases, transplant medicine, and infections. All approved CAR-T therapies rely on personalized manufacturing using undirected viral gene transfer, which results in non-physiological regulation of CAR-signaling and limits their accessibility due to logistical challenges, high costs and biosafety requirements. Here, we propose a novel approach utilizing CRISPR-Cas gene editing to redirect T cells and natural killer (NK) cells with CARs. By transferring shorter, truncated CAR-transgenes lacking a main activation domain into the human CD3 ζ (CD247) gene, functional CAR fusion-genes are generated that exploit the endogenous CD3 ζ gene as the CAR's activation domain. Repurposing this T/NK-cell lineage gene facilitated physiological regulation of CAR-expression and reprogramming of various immune cell types, including conventional T cells, TCRγ/δ T cells, regulatory T cells, and NK cells. In T cells, CD3 ζ in-frame fusion eliminated TCR surface expression, reducing the risk of graft-versus-host disease in allogeneic off-the-shelf settings. CD3 ζ-CD19-CAR-T cells exhibited comparable leukemia control to T cell receptor alpha constant ( TRAC )-replaced and lentivirus-transduced CAR-T cells in vivo . Tuning of CD3 ζ-CAR-expression levels significantly improved the in vivo efficacy. Compared to TRAC -edited CAR-T cells, integration of a Her2-CAR into CD3 ζ conveyed similar in vitro tumor lysis but reduced susceptibility to activation-induced cell death and differentiation, presumably due to lower CAR-expression levels. Notably, CD3 ζ gene editing enabled reprogramming of NK cells without impairing their canonical functions. Thus, CD3 ζ gene editing is a promising platform for the development of allogeneic off-the-shelf cell therapies using redirected killer lymphocytes.Integration of ζ-deficient CARs into CD3 ζ gene allows generation of functional TCR-ablated CAR-T cells for allogeneic off-the-shelf use CD3 ζ-editing platform allows CAR reprogramming of NK cells without affecting their canonical functions.

Regulatory T cells (T reg cells) hold promise for sustainable therapy of immune disorders. Recent advancements in chimeric antigen receptor development and genome editing aim to enhance the specificity and function of T reg cells. However, impurities and functional instability pose challenges for the development of safe gene-edited T reg cell products. Here, we examined different T reg cell subsets regarding their fate, epigenomic stability, transcriptomes, T cell receptor repertoires, and function ex vivo and after manufacturing. Each T reg cell subset displayed distinct features, including lineage stability, epigenomics, surface markers, T cell receptor diversity, and transcriptomics. Earlier-differentiated memory T reg cell populations, including a hitherto unidentified naïve-like memory T reg cell subset, outperformed late-differentiated effector memory–like T reg cells in regulatory function, proliferative capacity, and epigenomic stability. High yields of stable, functional T reg cell products could be achieved by depleting the small effector memory–like T reg cell subset before manufacturing. Considering T reg cell subset composition appears critical to maintain lineage stability in the final cell product.