MDCK-MRP2 - Dkfz

224
1. Knochenmark und T-Zell-Immunität
V. Schirrmacher
Forschungsschwerpunkt D
Tumorimmunologie
Es gelang erstmalig der Nachweis, dass primäre T-Zell-Immunantworten
autonom im Knochenmark generiert werden
können [1]. Dieses passiert insbesondere gegen im
Blut zirkulierende Antigene, die durch im Knochenmark residente
Dendritische Zellen prozessiert werden. Die Induktion
der T-Zell-Immunantworten erfordert kein Adjuvans und
erfolgt auch in Abwesenheit sekundärer lymphatischer
Organe, wie Lymphknoten und Milz [1]. Damit ist die klassische
Lehrbuch-Aufteilung in primäre und sekundäre lymphatische
Organe hinfällig, denn wir haben bewiesen, dass
das Knochenmark beide Funktionen ausüben kann. Dieser
Befund ist auch wichtig, weil aus den “geprimten“ T-Zellen
Gedächtnis-T-Zellen werden. T-Zell-Priming im Knochenmark
hat eine besondere Bedeutung für Immunantworten gegen
im Blut zirkulierende Tumorzellen und deren Tumorassoziierte
Antigene (TAA) [2]. Priming von T-Zellen gegen
TAA im Knochenmark führt zur Generierung von Effektor-
und Memory T-Zellen, die Tumorzellen entweder zerstören
oder sie in einem Stadium von Tumor-Dormancy kontrollieren
können. Damit entsteht im Knochenmark ein Potential
für lang anhaltende protektive Antitumor-Immunität
[3-5].
Während diese Erkenntnisse zunächst an Tiertumormodellen
erhoben wurden, zeigte unsere klinisch-angewandte
Forschung, dass ähnliche Zusammenhänge sehr wahrscheinlich
auch bei Krebspatienten im Knochenmark stattfinden.
Bei einer Vielzahl unterschiedlicher Krebserkrankungen und
Patienten, ließ sich die Anwesenheit antitumoraler immunologischer
Gedächtniszellen in deren Knochenmark nachweisen.
Adjuvante Hormon- oder Chemotherapie hatte zwar
einen negativen Einfluß auf das Immunsystem [6], zerstörte
aber nicht die anti-tumoralen Gedächtnis-T-Zellen im Knochenmark.
Feinspezifitätsanalysen ergaben, dass die Gedächtniszellen
Tumorlysate von Normalzell-Lysaten unterscheiden können,
wenn diese durch dendritische Zellen präsentiert werden.
Darüber hinaus reagierten die Gedächtniszellen auf definierte
bekannte Tumorantigene (TAA) wie Her2/neu und
MUC-1 [2], aber auch auf endogene Invasionsenzyme wie
zum Beispiel Heparanase [7]. Es konnte gezeigt werden,
dass die Zelloberflächenexpression und Sekretion von Heparanase
Tumorangiogenese und Metastasenbildung fördert
[8]. Diese Zielstruktur wurde nach unseren Analysen besonders
häufig von patienteneigenen Gedächtniszellen aus
dem Knochenmark erkannt [7].
2. Gedächtsniszellen und Zelltherapie-Studien
V. Schirrmacher
Auch zu diesem Thema wurden zunächst tierexperimentelle
Studien durchgeführt. Mit Hilfe von Peptid-MHC-Tetramer-Analysen
konnte die Anwesenheit von Gedächtniszellen
gegen Modell-TAA wie β-Galactosidase oder Ovalbumin
im Knochenmark nachgewiesen werden [1]. In einem
adoptiven Zelltransfer-Modell in Nacktmäusen konnte deren
antitumorale Protektivität gezeigt werden [9]. Zelluläre
adoptive Immuntherapie (ADI)- Versuche wurden nicht nur
in autologen Tiertumormodellen sondern auch in einem
allogenen Modell durchgeführt, in dem wir Graft versus
Leukämie (GvL)-Effekte gegen Makrometastasen studieren.
Eine ADI Therapie mit immunen T Zellen aus dem
Knochenmark vorimmunisierter Donor-Tiere führte zu her-
Abteilung D010
Zelluläre Immunologie
DKFZ 2004: Wissenschaftlicher Ergebnisbericht 2002 - 2003
vorragenden GvL Effekten. Neben immunologischen
Gedächtniszellen waren daran auch vβ6 T-Zellen beteiligt,
die das virale Superantigen vSAG-7 erkennen und daraufhin
eine durch Perforin und Granzyme B-vermittelte Apoptose
in Tumorzellen einleiten [10].
Auf klinisch- angewandtem Sektor wurden wichtige neue
Erkenntnisse über Gedächtniszellen im Knochenmark und
über deren Reaktivierbarkeit und therapeutische Kapazität
erhalten. Bei der Mehrzahl von inzwischen vielen hundert
analysierter Krebspatienten (Brustkrebs, Multiples Myelom,
Melanom, Pankreaskarzinom, Glioblastom) konnten antitumorale
Gedächtnis-T-Zellen im Knochenmark nachgewiesen
werden. Aus dem Knochenmark konnten nicht nur
Gedächtniszellen sondern auch durch ein von uns neu entwickeltes
Verfahren sehr effizient dendritische Zellen angezüchtet
werden [11]. Diese werden für die Stimulation
der Gedächtniszellen benötigt. Für die Untersuchung immuntherapeutischer
Effekte in vivo mit Patienten-eigenen
Zellen wurde ein neues NOD/SCID-Testmodell etabliert, das
es erlaubt, frisch explantiertes Tumorgewebe mit hoher
Effizienz zu transplantieren, wobei die Tumorcharakteristika
des Originaltumors erhalten bleiben [12]. Es zeigte sich,
dass nach Transfer von Patienten-eigenen Gedächtnis-T-
Zellen, die in vitro zunächst kultiviert und expandiert wurden
und anschließend mit Hilfe von Antigen- gepulsten
dendritischen Zellen aktiviert wurden, diese transferierten
Zellen von der Bauchhöhle an den Tumor gelangten, dort
infiltrierten und im Tumor Apoptose und Nekrose-Phänomene
erzeugten, so dass es zu einer Komplettremission der
Tumore kam [2, 13]. Kognitive Interaktionen zwischen
Gedächtniszellen und TAA-präsentierenden dendritischen
Zellen aus dem Knochenmark bei Brustkrebspatientinnen
zeigten eine bi-direktionale Zellstimulation, ein verbessertes
Überleben und gesteigerte antitumorale Aktivität in
vivo [13].
3. Tumorvakzineforschung
V. Schirrmacher
Tumorzell-Dendritenzell Fusions Vakzine
Während unsere bisherigen tierexperimentellen Untersuchungen
vor allem an lymphoiden Tumoren durchgeführt
worden waren, wurden in jüngster Zeit auch murine Mamma-Karzinome
in Vakzinierungsexperimenten untersucht.
Hierzu wurde eine niedrig-immunogene Ausgangslinie zunächst
mit lac-Z transfiziert und entweder als solche oder
nach Fusion mit dendritischen Zellen (DZ) als prophylaktische
Tumorvakzine getestet. Es stellte sich heraus, dass
die Injektionsstelle der Ohrmuschel allen anderen Injektionsstellen
in Bezug auf Induktion einer Immunantwort überlegen
war. Die Fusion mit dendritischen Zellen wurde mit
zwei unterschiedlichen Methoden durchgeführt und vergleichend
validiert. Elektro-Fusion wie auch PEG-vermittelte
Fusion führten zu ähnlichen Resultaten. Die Immunogenität
der Ausgangsvakzine konnte mit beiden Methoden
der DZ-Fusion entscheidend verbessert werden [14].
Virus-modifizierte Tumorvakzine ATV-NDV und
Wirkmechanismus von NDV
Auf dem Gebiet der humanen Tumorvakzine-Forschung konzentrierten
sich unsere Untersuchungen auf die weitere
Aufklärung des Wirkmechanismus unserer Zwei-Komponenten
Vakzine ATV-NDV. Diese besteht aus frisch isolierten,
intakten, autologen Tumorzellen, die durch γ-Bestrahlung
inaktiviert werden (ATV) und die durch Infektion mit dem