CRISPR takes first steps in humans CRISPR-Cas9 is a revolutionary gene-editing technology that offers the potential to treat diseases such as cancer, but the effects of CRISPR in patients are currently unknown. Stadtmauer et al. report a phase 1 clinical trial to assess the safety and feasibility of CRISPR-Cas9 gene editing in three patients with advanced cancer (see the Perspective by Hamilton and Doudna). They removed immune cells called T lymphocytes from patients and used CRISPR-Cas9 to disrupt three genes ( TRAC, TRBC , and PDCD1 ) with the goal of improving antitumor immunity. A cancer-targeting transgene, NY-ESO-1, was also introduced to recognize tumors. The engineered cells were administered to patients and were well tolerated, with durable engraftment observed for the study duration. These encouraging observations pave the way for future trials to study CRISPR-engineered cancer immunotherapies. Science , this issue p. eaba7365 ; see also p. 976

Cancer immunotherapy based on genetically redirecting T cells has been used successfully to treat B cell malignancies1–3. In this strategy, the T cell genome is modified by integration of viral vectors or transposons encoding chimaeric antigen receptors (CARs) that direct tumour cell killing. However, this approach is often limited by the extent of expansion and persistence of CAR T cells4,5. Here we report mechanistic insights from studies of a patient with chronic lymphocytic leukaemia treated with CAR T cells targeting the CD19 protein. Following infusion of CAR T cells, anti-tumour activity was evident in the peripheral blood, lymph nodes and bone marrow; this activity was accompanied by complete remission. Unexpectedly, at the peak of the response, 94% of CAR T cells originated from a single clone in which lentiviral vector-mediated insertion of the CAR transgene disrupted the methylcytosine dioxygenase TET2 gene. Further analysis revealed a hypomorphic mutation in this patient’s second TET2 allele. TET2-disrupted CAR T cells exhibited an epigenetic profile consistent with altered T cell differentiation and, at the peak of expansion, displayed a central memory phenotype. Experimental knockdown of TET2 recapitulated the potency-enhancing effect of TET2 dysfunction in this patient’s CAR T cells. These findings suggest that the progeny of a single CAR T cell induced leukaemia remission and that TET2 modification may be useful for improving immunotherapies. Genetically engineered T cells that induced remission in a patient with chronic lymphocytic leukaemia were found to have disruption of the TET2 gene, which caused T cell changes that potentiated their anti-tumour effects.

A stable latent reservoir for HIV-1 in resting CD4+ T cells is the principal barrier to a cure1–3. Curative strategies that target the reservoir are being tested4,5 and require accurate, scalable reservoir assays. The reservoir was defined with quantitative viral outgrowth assays for cells that release infectious virus after one round of T cell activation1. However, these quantitative outgrowth assays and newer assays for cells that produce viral RNA after activation6 may underestimate the reservoir size because one round of activation does not induce all proviruses7. Many studies rely on simple assays based on polymerase chain reaction to detect proviral DNA regardless of transcriptional status, but the clinical relevance of these assays is unclear, as the vast majority of proviruses are defective7–9. Here we describe a more accurate method of measuring the HIV-1 reservoir that separately quantifies intact and defective proviruses. We show that the dynamics of cells that carry intact and defective proviruses are different in vitro and in vivo. These findings have implications for targeting the intact proviruses that are a barrier to curing HIV infection. An assay to measure the latent HIV-1 reservoir that separately quantifies intact and defective proviruses will facilitate evaluation of HIV-1 cure strategies by measuring the provirues that pose a barrier to cure.

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.

We report a patient relapsing 9 months after CD19-targeted CAR T cell (CTL019) infusion with CD19– leukemia that aberrantly expressed the anti-CD19 CAR. The CAR gene was unintentionally introduced into a single leukemic B cell during T cell manufacturing, and its product bound in cis to the CD19 epitope on the surface of leukemic cells, masking it from recognition by and conferring resistance to CTL019. A CAR gene unintentionally introduced in a contaminating leukemia cell during the manufacturing of CAR T cells caused a patient to relapse after therapy.

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.

Abstract Clonal expansion of infected CD4 + T cells is a major mechanism of HIV-1 persistence and a barrier to cure. Potential causes are homeostatic proliferation, effects of HIV-1 integration, and interaction with antigens. Here we show that it is possible to link antigen responsiveness, full proviral sequence, integration site, and T cell receptor β-chain (TCRβ) sequence to examine the role of recurrent antigenic exposure in maintaining the HIV-1 reservoir. We isolated Cytomegalovirus (CMV)- and Gag-responding CD4 + T cells from 10 treated individuals. Proviral populations in CMV-responding cells were dominated by large clones, including clones harboring replication-competent proviruses. TCRβ repertoires showed high clonality driven by converging adaptive responses. Although some proviruses were in genes linked to HIV-1 persistence ( BACH2 , STAT5B, MKL1 ), proliferation of infected cells under antigenic stimulation occurred regardless of the site of integration. Paired TCRβ-integration site analysis showed that infection could occur early or late in the course of a clone’s response to antigen and could generate infected cell populations too large to be explained solely by homeostatic proliferation. Together these findings implicate antigen-driven clonal selection as a major factor in HIV-1 persistence, a finding that will be a difficult challenge to eradication efforts.