Ergebnisbericht 2010/11 - Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung
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106 WISSENSCHAFTLICHER ERGEBNISBERICHT | Infektion und Immunität | Strategien <strong>für</strong> Prävention und Therapie<br />
04.5 Therapeutische zelluläre Vakzine<br />
PROJEKTLEITER | Dr. Werner Lindenmaier | Abteilung <strong>für</strong> Genregulation und Differenzierung |<br />
wli@helmholtz-hzi.de<br />
PROJEKTMITARBEITER | Dr. Kurt E. J. Dittmar | Dr. Wilhelm Meyring | Dr. Oliver Schön | Dr. Nadia Zghoul |<br />
Claudia Preuß | Ellen Kuppe<br />
Zellbasierte Immuntherapien haben ein großes Potenzial <strong>für</strong><br />
die Behandlung von Tumoren und persistierenden Infektionen,<br />
da durch die Aktivierung der zellulären Immunantwort<br />
die infi zierten oder veränderten Zellen unschädlich gemacht<br />
werden. Die persistierenden Pathogene und Tumorzellen entwickeln<br />
Mechanismen, mit denen sie der normalen Immunabwehr<br />
entkommen können. Deshalb ist eine Verstärkung der<br />
Immunantwort notwendig, z. B. durch Immunisierung mit<br />
professionell Antigen-präsentierenden Zellen (dendritischen<br />
Zellen (DC)). Dabei besteht jedoch die Gefahr, dass auch eine<br />
pathogene Autoimmunreaktion induziert wird – insbesondere<br />
bei Verwendung körpereigener Antigene auf Tumorzellen.<br />
Hier kann durch immunsupprimierende Zellen wie etwa<br />
mesenchymale Stammzellen (MSC) gegengesteuert werden.<br />
Sterile Beutel <strong>für</strong> die zelluläre Therapie Das größte Hindernis<br />
<strong>für</strong> eine breitere Anwendung zellulärer Therapien besteht<br />
darin, dass in der Regel autologe, Patienten-spezifi sche Zellen<br />
hergestellt werden müssen und die Herstellung nach den<br />
neuen EU-Gesetzen unter cGMP Bedingungen zu erfolgen hat.<br />
Auch nach Passage 22 zeigen die Zellen noch einen normalen<br />
diploiden Karyotyp. (oben, Koop. K. Miller, MHH).<br />
Adhärentes Wachstum auf modifi zierten Oberfl ächen und<br />
Karyotyp-Stabilität von MSC; Elektronenmikroskopische<br />
Aufnahme der auf der Beuteloberfl äche adhärent wachsenden<br />
mesenchymalen Stammzellen (unten, Koop. und Foto M. Rohde, HZI).<br />
Um dieses Problem <strong>für</strong> die Herstellung adenoviral modifi -<br />
zierter humaner DC zu lösen, haben wir komplett geschlossene<br />
Beutel-Kultursysteme entwickelt. Mit Hilfe von „sterile<br />
docking“ können alle Schritte von der Zellgewinnung bis<br />
hin zur Formulierung und Kryokonservierung der DC in<br />
einem modularem Beutelsystem realisiert werden. Zusätzlich<br />
wurde <strong>für</strong> die DC-Vakzine untersucht, ob ihre Stimulationseigenschaften<br />
durch Infektion mit M. bovis BCG verbessert<br />
werden, und wie in einem transgenen Mausmodell die<br />
Balance zwischen Antitumorimmunität und Autoimmunität<br />
beeinfl usst werden kann.<br />
Das bisherige Beutelsystem war jedoch nur <strong>für</strong> Suspensionszellen<br />
geeignet. Für Zellen wie mesenchymale Stammzellen<br />
sind modifi zierte, Adhärenz-kompatible Oberfl ächen erforderlich.<br />
Diese Modifi kation des Beutelsystems kann durch<br />
dielektrische Barriere-Entladung (Plasma) erzielt werden.<br />
Plasmabehandlung in Gegenwart geeigneter Vorläufermoleküle<br />
wie Silanen oder aminofunktionale Verbindungen<br />
erlaubt selektive chemische Modifi kation der Beuteloberfl ächen.<br />
Wir konnten so geeignete Oberfl ächenmodifi kationen<br />
defi nieren, die Adhärenz und Wachstum der humanen MSC<br />
unterstützen, wogegen die Zellen in Beuteln mit unmodifi -<br />
zierten Oberfl ächen aggregieren und absterben.<br />
Modifi zierte Beutel im Vergleich mit Flaschenkultur<br />
Die in den modifi zierten Beuteln kultivierten MSC wurden<br />
extensiv mit MSC aus konventioneller Flaschenkultur<br />
verglichen. Zelloberfl ächenmarker, Gentransfereffi zienz, adipogene<br />
und osteogene Differenzierung, globale Expressionsprofi<br />
le und genetische Stabilität zeigten keine signifi kanten<br />
Unterschiede. Mit der Modifi kation der inneren Beuteloberfl<br />
äche durch Plasmabehandlung stehen somit neue Möglichkeiten<br />
<strong>für</strong> die Kultivierung von therapeutischen Zellen in<br />
geschlossenen Beutelsystemen zur Verfügung.<br />
Darüber hinaus wurden spezifi sche, sekundäre Modifi kationen<br />
der Oberfl äche zur Selektion defi nierter Zellen (CD<br />
14 + - Monozyten) aus peripherem Blut genutzt – durch Kopplung<br />
zellspezifi scher Antikörper. Durch mikrostrukturierte<br />
Modifi kation der Oberfl ächen können lokale Adhärenz und<br />
ortsspezifi scher Gentransfer realisiert werden und so durch<br />
differentielle Bindung zur Analyse der Interaktion verschiedener<br />
Zelltypen beitragen.<br />
Garritsen,H.S., Macke,L., Meyring,W., Hannig,H., Pägelow,U., Wörmann,B., Geffers,R.,<br />
Dittmar,K.E., and Lindenmaier,W. (<strong>2010</strong>). Effi cient generation of clinical-grade genetically<br />
modifi ed dendritic cells for presentation of multiple tumor-associated proteins.<br />
Transfusion. 50, 831-842.<br />
Macke,L., Garritsen,H.S., Meyring,W., Hannig,H., Pagelow,U., Wörmann,B.,<br />
Piechaczek,C., Geffers,R., Rohde,M., Lindenmaier,W., and Dittmar,K.E. (<strong>2010</strong>). Evaluating<br />
maturation and genetic modifi cation of human dendritic cells in a new polyolefi n<br />
cell culture bag system. Transfusion. 50, 843-855.
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