Abstract Purpose: TIGIT blockade in our ex vivo models of bone marrow (BM) reduced the number of malignant plasma cells (PCs) in only half of patients with multiple myeloma (MM). Here we wanted to investigate whether increased expression of TIGIT ligands may inhibit T cell immune response promoting resistance to TIGIT blockade. Experimental Design: We first characterized the number and phenotype of BM macrophages in the different stages of disease by multi-parameter flow cytometry. We assessed the effect of TIGIT ligands on PC survival performing experiments with ex vivo BM model and analyzed changes in gene expression by using Nanostring technology and real-time PCR. Results: Frequency of BM macrophages was significantly decreased in MM which was accompanied by changes in their immunophenotype. Moreover, we found a higher number of malignant PCs in ex vivo BM cells cultured onto PVR and nectin-2 compared to control, suggesting that both ligands may support PC survival. In addition, presence of PVR, but not nectin-2, overcame the therapeutic effect of TIGIT blockade or exogenous IL-2. Furthermore, presence of exogenous IL-2 increased TIGIT expression on both CD4+ and CD8+ T cells and, indirectly, PVR on BM macrophages. Consistently, PVR reduced the number of cytotoxic T cells and promoted a gene signature with reduced effector molecules. Conclusions: IL-2 induced TIGIT on T cells in the BM where increased PVR expression resulted in cytotoxic T cell inhibition promoting PC survival and resistance to TIGIT blockade.

Chimeric antigen receptor-T (CAR-T) cells directed against B-cell maturation antigen (BCMA) are an effective treatment for multiple myeloma (MM), but short persistence and frequent relapses are challenges for this immunotherapy. This lack of durability has been attributed to the premature terminal differentiation of CAR-T cells which prevents the formation of long-lived memory cells that maintain anti-tumour responses. To improve long-term efficacy, we used CRISPR/Cas9-mediated gene editing to ablate the expression of the transcription factor Blimp-1. Blimp-1 knockout (KO) CAR-T cells displayed a memory-like phenotype compared to control (Mock) CAR-T cells, but had reduced effector function, with a striking loss of granzyme B. However, in a murine model of advanced MM, Blimp-1 KO CAR-T cells effectively slowed or even prevented disease progression, significantly outperforming Mock CAR-T cells in improving survival (p=0.006). To understand this enhanced in vivo effectiveness, Blimp-1 KO CAR-T cells were characterised after being repeatedly challenged with tumour cells in vitro. In this setting, Blimp-1 KO CAR-T cells maintained a highly active state with high expression of memory markers, but crucially, demonstrated enhanced effector function and increased energetic capacity. RNA-sequencing analysis of tumour-exposed Blimp-1 KO CAR-T cells confirmed the presence of a memory-like transcriptomic signature and additionally, revealed enhanced ribosome biogenesis, and repressed CAR-T cell dysfunction as mechanisms that could be contributing to improved anti-tumour activity. Put together, our findings show that dampening Blimp-1 expression altered the phenotype and function of anti-BCMA CAR-T cells, leading to augmented therapeutic efficacy in MM.