Induktion einer spezifischen Immunantwort gegen alpha-Fetoprotein mittels AFP-Adenovirus-transfizierter dendritischer Zellen in vitro und in vivo zur Therapie des HCC
Final Report Abstract
Im Erstantrag zeigten wir, dass die intratumorale (i.t.) Injektion von mit Tumorlysat beladenen und mit dem potenten Th1-Zytokin, IL-12-exprimierenden dendritischen Zellen (DC) oder mit dem ko-stimulatorischen Molekül, CD40L-exprimierenden DC eine signifikante Tumorregression etablierter subkutaner hepatozellulärer Karzinome (HCC) in vivo induzierte. Trotz der Wirksamkeit dieses Ansatzes blieb eine alleinige Gabe von CD40L- oder von IL-12-exprimierenden DC in mehr als 60% der Tiere ohne Ansprechen. HCC, wie auch andere Tumorentitäten, bilden im Verlauf ein immunsuppressives Tumormilieu aus, das für die geringe Effizienz der Immuntherapie verantwortlich zu sein scheint. Daher ist in der Regel ein einziger immunologischer Ansatz nicht ausreichend, um den Tumor dauerhaft zu beseitigen. Im ersten Teil der zweiten Förderperiode wurde deshalb ausgehend von dem besten Ansatz mit CD40L- oder IL-12-DC die antitumorale Immunantwort durch Kombination mit verschiedenen immunmodulatorischen Strategien optimiert. In einem ersten Kombinationsansatz konnte eine synergistische antitumorale Wirkung durch eine zusätzliche subkutane Vakzinierung mit DC, die zuvor mit dem HCC-assoziierten Antigen, Alpha-Fetoprotein (AFP) beladen wurden, erreicht werden. Als möglicher Mechanismus des synergistischen Effektes schien eine schnellere und effektivere i.t. Rekrutierung von CD4+-T- und zytotoxischen CD8+-T-Zellen; möglicherweise bedingt durch die Bildung von AFP-tumorspezifischen Effektorzellen. Weiterhin konnte ein synergistischer Effekt einer Kombination von GM-CSF- und CD40L-exprimierenden DC nachgewiesen werden. Da immunologisch GM-CSF-exprimierende DC zu einer Steigerung der aktivierten DC im Tumorgewebe führten, ist davon auszugehen, dass häufigere CD40/CD40L- Interaktionen stattfinden, die zu einer stärkeren antitumoralen Immunantwort führen. Überraschenderweise und im Gegensatz zu der Kombination mit GM-CSF-DC war die i.t. Injektion von CD40L-DC in Kombination mit IL-2-exprimierenden DC gegenüber der alleinigen Therapie mit CD40L-DC oder IL-2 nicht überlegen. Die mögliche Erklärung des fehlenden Synergismus scheint der vor Kurzen beschriebenen stimulierenden Effekt von IL-2 auf die immunsuppressive Foxp3-Expression der regulatorischen T-Zellen (Treg). Passend dazu zeigte sich in den IL-2-DC-behandelten Tumoren eine signifikante Steigerung der Treg. Das HCC entwickelt sich in der Regel auf dem Boden einer Leberfibrose/Zirrhose. Um zu verstehen, welchen Einfluss die Fibrose auf die Entstehung eines HCC und auf den Erfolg eines immuntherapeutischen Therapieansatzes hat, wurden in dem nächsten Projektabschnitt Mausmodelle für implantierte orthotope HCC sowie für ein spontanes multifokales HCC mit und ohne Leberfibrose erfolgreich entwickelt. Interessanterweise fand sich, dass die Anwesenheit einer Leberfibrose den Tumorprogess beschleunigt. Erste Analysen des Tumormilieus zeigten zudem Unterschiede in dem Expressionsmuster von Chemokinen und Zytokinen zwischen HCC, die sich in zirrhotischer und nicht zirrhotischer Umgebung entwickelten. Analog zu den Experimenten im subkutanen Modell erfolgten Experimente zur Untersuchung des antitumoralen Effektes von CD40L- oder IL-12-exprimierenden DC in den orthotopen HCC Mausmodelle mit oder ohne Leberfibrose/-zirrhose. Da die i.t. Injektion der DC im orthotopen Modell technisch nicht möglich war, erfolgte eine tumornahe, intraperitoneale Applikation der DC. Trotz dieser Änderung zeigten CD40L- oder IL-12-exprimierenden DC eine signifikante Inhibition des Tumorwachstums von orthotopen HCC unabhängig, ob es sich in einer gesunden Leber oder in einer fibrotischen Leber entwickelt. Zudem konnte dieser Effekt durch eine zusätzliche subkutane Vakzinierung mit AFP-beladenen DC nochmals zumindest bei den IL-12-DC-behandelten Mäusen gesteigert werden, wahrscheinlich über die Rekrutierung tumorspezifischer Effektorzellen. Die Ergebnisse des letzten Projektabschnittes zeigen, dass sich durch die adenovirale Transduktion mit IL-12- und mit CD40L-kodierenden Adenoviren die immunstimulierende und die apoptotische Wirkung von humanen DC ebenfalls steigern lässt, was auf den möglichen translationalen Aspekt dieses Ansatzes hinweist. Die beschriebenen Resultate lassen das Potential der CD40L- oder IL-12-exprimierenden DC als neuartige Immuntherapie des HCC erahnen und stellen daher eine Grundlage für klinische Studien zur Immuntherapie von Patienten mit fortgeschrittenem HCC dar.
Publications
- Enhanced inhibition of tumor growth after depletion of CD25 regulatory cells and intratumoral immunization with tumor RNA-pulsed dendritic cells in a mouse pancreatic tumor model. Pancreas 2009; 38:602-4
Linke A, Brossart P, Schmidt-Wolf IG, Gonzalez-Carmona MA, Ziske C, Messmer D, Schmitz V, Sauerbruch T
- Increase of in vivo antitumoral activity by CD40L (CD154) gene transfer into pancreatic tumor cell - dendritic cells hybrids. Pancreas 2009; 38:758-65
Ziske C, Etzrodt PE, Eliu A-S, Gorschlüter M, Strehl J, Flieger D, Messmer D, Schmitz V, Gonzalez-Carmona MA, Sievers E, Brossart P, Sauerbruch T, Schmidt-Wolf IGH
- Sorafenib in advanced hepatocellular carcinoma. Internist (Berl) 2009; 50:1290-2
Sauerbruch T, Gonzalez-Carmona MA, Nitschmann S
- Inhibition of neuropilin-1 by RNA-interference and its angiostatic potential in the treatment of hepatocellular carcinoma. Z Gastroenterol. 2010; 48:21-7
Raskopf E, Vogt A, Standop J, Sauerbruch T, Schmitz V
- Inhibition of hepatitis C virus gene expression by adenoviral vectors encoding antisense RNA in vitro and in vivo. J Hepatol. 2011; 55:19-28
Gonzalez-Carmona MA, Vogt A, Heinicke T, Quasdorff M, Hoffmann P, Yildiz Y, Schneider C, Serwe M, Bartenschlager R, Sauerbruch T, Caselmann WH
- Inhibition of hepatitis C virus gene expression by adenoviral vectors encoding antisense RNA in vitro and in vivo. J Hepatol. 2011; 55:19-28
Gonzalez-Carmona MA, Vogt A, Heinicke T, Quasdorff M, Hoffmann P, Yildiz Y, Schneider C, Serwe M, Bartenschlager R, Sauerbruch T, Caselmann WH
- Anti-tumoural effects of PLgK1-5 are directly linked to reduced ICAM expression, resulting in hepatoma cell apoptosis. Int J Colorectal Dis. 2012; 27:1029-38
Schmitz V, Sauerbruch T, Raskopf E
(See online at https://doi.org/10.1007/s00384-012-1418-6) - Beta-glucosidase 2 knockout mice with increased glucosylceramide show impaired liver regeneration. Liver Int. 2012; 32:1354-62
Gonzalez-Carmona MA, Sandhoff R, Tacke F, Vogt A, Weber S, Canbay AE, et al.
(See online at https://doi.org/10.1111/j.1478-3231.2012.02841.x) - Combination of Hypoxia and RNA-Interference Targeting VEGF Induces Apoptosis in Hepatoma Cells via Autocrine Mechanisms. Curr Pharm Biotechnol. 2012; 13:2290-8
Raskopf E, Vogt A, Decker G, Hirt S, Daskalow K, Cramer T, Standop J, Gonzalez- Carmona MA, Sauerbruch T, Schmitz V
(See online at https://doi.org/10.2174/138920112802502088) - Inhibition of hepatitis C virus RNA translation by antisense taurocholate conjugated phosphorothioate modified oligodeoxynucleotides (ODN). Antiviral Res. 2013; 97:49-59
Gonzalez-Carmona MA, Quasdorff M., Vogt A., Tamke A., Hoffmann P., Lehmann T., Engels JW., Kullak-Ublick G., Sauerbruch T. and Caselmann WH
(See online at https://doi.org/10.1016/j.antiviral.2012.10.010)
