Approximately 50% of patients with hematologic malignancies relapse after chimeric antigen receptor (CAR) T cell treatment; mechanisms of failure include loss of CAR T persistence and tumor resistance to apoptosis. We hypothesized that both of these challenges could potentially be overcome by overexpressing one or more of the Bcl-2 family proteins in CAR T cells to reduce their susceptibility to apoptosis, both alone and in the presence of BH3 mimetics, which can be used to activate apoptotic machinery in malignant cells. We comprehensively investigated overexpression of different Bcl-2 family proteins in CAR T cells with different signaling domains as well as in different tumor types. We found that Bcl-xL and Bcl-2 overexpression in CAR T cells bearing a 4-1BB costimulatory domain resulted in increased expansion and antitumor activity, reduced exhaustion, and decreased apoptotic priming. In addition, CAR T cells expressing either Bcl-xL or a venetoclax-resistant Bcl-2 variant led to enhanced antitumor efficacy and survival in murine xenograft models of lymphoma and leukemia in the presence or absence of the BH3 mimetic venetoclax, a clinically approved BH3 mimetic. In this setting, Bcl-xL overexpression had stronger effects than overexpression of Bcl-2 or the Bcl-2(G101V) variant. These findings suggest that CAR T cells could be optimally engineered by overexpressing Bcl-xL to enhance their persistence while opening a therapeutic window for combination with BH3 mimetics to prime tumors for apoptosis.

Cholangiocarcinoma (CCA) is an aggressive malignancy arising from the intrahepatic (iCCA) or extrahepatic (eCCA) bile ducts with poor prognosis and limited treatment options. Prior evidence highlighted a significant contribution of the non-canonical NF-κB signalling pathway in initiation and aggressiveness of different tumour types. Lymphotoxin-β (LTβ) stimulates the NF-κB-inducing kinase (NIK), resulting in the activation of the transcription factor RelB. However, the functional contribution of the non-canonical NF-κB signalling pathway via the LTβ/NIK/RelB axis in CCA carcinogenesis and progression has not been established.

Chimeric antigen receptor (CAR) T cells are highly effective in hematologic malignancies. However, loss of CAR T cells can contribute to relapse in a significant number of patients. These limitations could potentially be overcome by targeted gene editing to increase CAR T cell persistence. Here, we performed in vivo loss-of-function CRISPR screens in BCMA-targeting CAR T cells to investigate genes that influence CAR T cell persistence, function and efficacy in a human multiple myeloma model. We tracked the expansion and persistence of CRISPR-library edited T cells in vitro and then at early and late timepoints in vivo to track the performance of gene modified CAR T cells from manufacturing to survival in tumors. The screens revealed several context-specific regulators of CAR T cell expansion and persistence. Ablation of RASA2 and SOCS1 enhanced T cell expansion in vitro, while loss of PTPN2, ZC3H12A, and RC3H1 conferred early selective growth advantages to CAR T cells in vivo. Strikingly, we identified cyclin-dependent kinase inhibitor 1B (CDKN1B), a cell cycle regulator, as the most important factor limiting CAR T cell fitness at late timepoints in vivo. CDKN1B ablation increased BCMA CAR T cell proliferation and effector function in response to antigen, significantly enhancing tumor clearance and overall survival. Thus, our findings reveal differing effects of gene-perturbation on CAR T cells over time and in different selective environments, highlight CDKN1B as a promising target to generate highly effective CAR T cells for multiple myeloma, and underscore the importance of in vivo screening as a tool for identifying genes to enhance CAR T cell function and efficacy.