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4.7 Vakzinationstherapie des Melanoms
4.7.1 Immunologische Grundlagen
Das Immunsystem wurde von der Natur zur Abwehr von Mikroben entwickelt und optimiert. Es stützt sich auf zwei wesentliche Säulen [Schuler G 2004]. Die sog. angeborene Immunität (Innate immunity) basiert auf Zellen, die Mikroben oder sterbende Zellen phagozytieren (z.B. Makrophagen, Neutrophile) sowie phylogenetisch jüngeren Immunzellen (Natural killer cells: NK; Natural killer T-cells: NKT; γ/δ T-Zellen), die körpereigene Zellen lysieren, welche als Folge einer intrazellulären Infektion (z.B. Viren, Mykobakterien) oder malignen Transformation ihre Oberflächenmerkmale ändern und dann über entsprechende Rezeptoren der Immunzellen erkannt werden können. Lösliche Mediatoren (z.B. Zytokine, Chemokine) spielen als Botenstoffe und Effektormoleküle eine große Rolle in der angeborenen, aber auch erworbenen Immunität (Acquired immunity). Diese auch als antigenspezifische Immunität bezeichnete, phylogenetisch junge Form der Immunantwort unterscheidet sich in mehrfacher Hinsicht von der angeborenen Form. So dauert es beim Erstkontakt etliche Tage, bis sich die von T- und B-Lymphozyten getragene erworbene Immunität aufgebaut hat (Sensibilisierungsphase bzw. Priming genannt). Der große Vorteil ist aber, dass sich im Gegensatz zur angeborenen Immunität ein Gedächtnis entwickelt (Memory), sodass bei erneutem Kontakt mit demselben Antigen das Immunsystem rasch reagieren (Recall oder Memory response) und das Antigen spezifisch entfernen kann, wobei dieses spezifische Targeting auch zu einem geringeren Kollateralschaden führt.
Zwei "Waffen" stehen dem antigenspezifischen System zur Verfügung. Antikörper (von terminal differenzierten B-Zellen, sog. Plasmazellen, sezerniert) können im Blut oder in der extrazellulären Flüssigkeit frei schwimmende Antigene spezifisch binden; die Antikörper-vermittelte Abwehr wird auch als humorale Immunantwort oder humoraler Arm des erworbenen Immunsystems bezeichnet. Im Gegensatz dazu können T-Zellen mittels ihres T-Zell-Rezeptors zellgebundene Antigenbruchstücke (d.h. aus dem Antigen entstandene Peptide, welche in die Gruben der MHC- (Major histocompatibility complex) bzw. HLA-Moleküle (Human leukocyte antigen) eingelagert sind, wie ein Würstchen in das Brötchen eines Hotdogs) erkennen und nach Stimulation Zytokine freisetzen oder Target-Zellen lysieren. Ein Großteil der T-Zell-Rezeptoren, die körpereigene Substanzen (Self) erkennen, werden während der T-Zell-Entwicklung (bei der durch Rearrangement von Genelementen eine Vielzahl von T-Zell-Rezeptoren generiert wird) bereits im Thymus deletiert (negative Selektion). Die verbleibenden T-Zell-Rezeptoren erkennen daher präferenziell Antigene, d.h. entweder in den Körper eindringendes Non-self (Fremdsubstanzen in Form von Mikroben, Allergenen, Medikamenten, Allotransplantaten) oder Altered self (wie z.B. Tumoren oder durch Haptene veränderte körpereigene Gewebe).
In den letzten 15 Jahren wurde zunehmend klar, dass eine Antigenerkennung durch T-Zell-Rezeptoren noch nicht heißt, dass auch eine T-Zell-Antwort gestartet wird, d.h. es zu einer Sensibilisierung (Priming) kommt. Die Anwesenheit eines Antigens führt nur dann zur antigenspezifischen Immunantwort, d.h. der Entwicklung entsprechender Effektorzellen, wenn es von den sog. dendritischen Zellen (DZ) [Rossi M 2005] präsentiert wird und diese zudem durch Gefahrensignale aktiviert wurden (s. Abb. 4.1). Die in Geweben lokalisierten DZ nehmen Antigene auf, prozessieren sie in immunogene Peptide, wandern in die Lymphknoten und können sogar naive T-Zellen stimulieren, weil sie nach Aktivierung in einem als Reifung bezeichneten Prozess auch kostimulatorische Moleküle exprimiert haben. Gefahrensignale sind entsprechend der Entstehungsgeschichte des Immunsystems in erster Linie mikrobielle Produkte, die als Liganden mit den sog. Toll like receptors (TLRs) [Pasare C 2005] auf Immunzellen interagieren (z.B. das Lipopolysaccharid gramnegativer Bakterien mit dem TLR-4). Diese TLRs stellen sozusagen die Sinnesorgane des Immunsystems dar. Die Interaktion spezifischer Liganden mit bestimmten TLRs führt im Idealfall dabei zur gegen die jeweilige Mikrobe optimalen Immunantwort, weil die diversen Immunzellen und insbesondere die diversen Untergruppen der DZ unterschiedliche TLR-Muster exprimieren. DZ werden über TLRs direkt getriggert oder auch indirekt durch Aktivierung von Zellen der angeborenen Immunität. Werden z.B. NK-Zellen (über TLR-9-Aktivierung oder durch Erkennung von Tumorzellen, welche MHC-Klasse-I verloren haben) aktiviert, können sie selbst wiederum unreife DZ aktivieren, die dann von den NK-Zellen zerstörte Tumorzellen aufnehmen und tumorspezifische Immunantworten einleiten können. Reife DZ können ihrerseits wieder NK-Zellen aktivieren. Dieser Cross talk zwischen angeborener und erworbener Immunität findet also in beiden Richtungen statt und wird zunehmend als bedeutsam erkannt. Bis zu einem gewissen Grade können auch endogene, körpereigene Produkte als Gefahrensignale fungieren, die größtenteils auch über TLRs oder deren Signalwege triggern. Ein Beispiel sind die als Folge von Stress induzierten und aus nekrotischen Zellen freigesetzten Hitzeschockproteine (HSP). Ein weiterer wichtiger und als Verstärker fungierender endogener Stimulus ist der CD40-Ligand, der von aktivierten THelferzellen exprimiert wird und der über den auf reifen DZ exprimierten CD40-Rezeptor aktivierend wirkt. Dies ist eine Erklärung dafür, dass bei gleichzeitiger T-Helferzell-Aktivierung (T-cell help) die DZ viel besser zytotoxische T-Zellen aktivieren können.
Abb. 4.1: Induktion von Immunität durch reife dendritische Zellen.
DZ steuern die Immunität wie Generäle eine Armee. Dabei sind sie nicht nur für die Einleitung von Immunantworten essenziell, sondern spielen auch für das Gegenteil, die Toleranzinduktion, eine große Rolle. Toleranz resultiert, wenn die DZ nicht oder nicht vollständig aktiviert wurden. Dann führt die Präsentation von Antigen nämlich zur Induktion sog. regulatorischer T-Zellen (T reg) [Shevach EM 2004], das Antigen wird dann zum Tolerogen (wogegen dasselbe Antigen auf reifen DZ als Immunogen wirkt, weil derselbe MHC-Peptid-Komplex in diesem Falle auf einer reifen DZ vom T-Zell-Rezeptor gesehen wird und diese reife DZ gleichzeitig auch kostimulatorische und nicht wie die unreife, tolerogen wirkende DZ koinhibitorische Moleküle exprimiert). Dies geschieht laufend unter nichtentzündlichen Steady-state-Bedingungen, wenn durch spontanen Zelltod entstandenes apoptotisches Material von unreifen DZ aufgenommen wird (s. Abb. 4.2). Dieser Prozess stellt sicher, dass im Falle des Eindringens einer Mikrobe (z.B. Influenza-Virus) und der konsekutiven DZ-Aktivierung im Wesentlichen nur gegen diese und nicht auch gegen körpereigenes Gewebe (z.B. Flimmerepithel) gerichtete T-Zellen sensibilisiert werden, obwohl im entzündeten Gewebe die Autoantigene natürlich auch von den reifen DZ präsentiert werden. Leider entstehen regulatorische T-Zellen auch während des Wachstums von Tumoren und erschweren dadurch deren Immunabwehr.
Abb. 4.2: Induktion von Toleranz durch unreife dendritische Zellen.
Das Immunsystem wurde zwar von der Natur zur Abwehr von Mikroben entwickelt und optimiert, kann aber auch Krebszellen bekämpfen. So zeigen z.B. Untersuchungen an Knock-out-Mäusen, denen für das Funktionieren der Killerzellen (NK-, NKT-, T-Zellen) des Immunsystems kritische Gene entfernt wurden, eine sowohl spontan als auch nach Karzinogengabe stark erhöhte Inzidenz von Tumoren. Für eine Rolle dieser Immunüberwachung (Immune surveillance) spricht auch die erhöhte Inzidenz bestimmter Tumoren bei Menschen mit Immundefizienz. Weder beim Tier noch beim Menschen wird aber - von seltenen Ausnahmen abgesehen - ein klinisch manifest gewordener Tumor vom Immunsystem ohne äußeres Zutun erfolgreich bekämpft. Die zunehmende genetische Instabilität führt nämlich zur Selektion von aggressiveren (z.B. erhöhte Proliferation und/oder Apoptoseresistenz) und immunologisch schlechter bekämpfbaren Tumorzellvarianten (z.B. Herabregulation von MHC-Klasse-I-Molekülen, Antigenverlust, Verlust von NK- oder NKT-Zellen aktivierenden Liganden etc.). Die initiale Immunosurveillance führt so im Falle des Versagens zu einem Immunoediting des Tumors mit der Selektion von Escape-Varianten, sodass eine spätere therapeutische Immunintervention paradoxerweise wegen der initial vorübergehend erfolgreichen Immunantwort einen schwerer erkennbaren und bekämpfbaren Gegner hat [Schreiber RD 2005]. Zudem erzeugen DZ, die Tumorantigen aufgenommen haben, aber ungenügend aktiviert bzw. gereift sind, antigenspezifische T reg und damit Toleranz. Diese T reg, die in situ einen größeren Teil der Tumor infiltrating lymphocytes (TIL) ausmachen [Shevach EM 2004], gelten derzeit als ein Haupthindernis für einen Erfolg jeglicher Vakzination, da sie nicht nur die Induktion tumorspezifischer T-Zellen erschweren, sondern selbst bereits induzierte bzw. vorhandene Effektor-T-Zellen und sogar Effektorzellen der angeborenen Immunität (z.B. NK-Zellen) hemmen. Dies ist insofern von großem Nachteil, als ein potenziell hoch effektiver Mechanismus, nämlich die Interaktion zwischen DZ und NK-Zellen, nicht zum Tragen kommen kann.
4.7.2 Vakzination gegen Tumoren
Die passive Immuntherapie hat bereits gezeigt, dass mittels des Immunsystems humane Tumoren tatsächlich zerstört werden können. So zeigte die schon fast aufgegebene Antikörper-basierte Therapie erstaunliche Effektivität erstmals bei B-Zell-Lymphomen (Rituximab anti-CD20 Antikörper) und wird in Zukunft sehr wahrscheinlich auch zur Melanomtherapie, z.B. durch Targeting von Gangliosid-Molekülen, beitragen können (s. Kap. 4.11). Die zumindest in der derzeitigen Art nicht breit anwendbare adoptive T-Zell-Immuntherapie hat in kleinen Serien zur Rückbildung auch großer Melanommetastasen und zu objektiven klinischen Regressionen in 50% der Patienten geführt [Dudley ME 2005]. Bemerkenswert ist hierbei aber, dass die intravenöse Injektion einer enormen Zahl an tumorspezifischen CD8+-zytotoxischen und CD4+-T-Helferzellen für eine Tumorrückbildung trotz nachgewiesener Migration in die Metastasen alleine nicht ausreichte, sondern eine gleichzeitige IL-2-Gabe und vor allem eine vorangehende nichtmyeloablative Chemotherapie erforderte. Letztere resultiert in einer Lymphodepletion, die wahrscheinlich zur Entfernung von regulatorischen T-Zellen und zudem zur Induktion homöostatischer, die T-Zell-Proliferation unterstützender Zytokine (IL-7 und IL-15) führt und somit die Wirksamkeit der transferierten T-Zellen verstärkt. Der breitere Einsatz einer T-Zell-basierten Tumortherapie wird in absehbarer Zeit nur durch eine aktive Immuntherapie bzw. Vakzination ermöglicht. Bislang gibt es noch keine Tumorvakzine, die die klinische Routine erreicht hat. Allerdings existieren viele innovative und in klinischen Studien in Erprobung befindliche Ansätze. Neue Erkenntnisse der Grundlagenforschung und die Möglichkeit der Messung (Immunomonitoring) der induzierten Immunantworten (z.B. über Anfärbung von antigenspezifischen T-Zellen durch Tetramere, d.h. tetramere MHC-Peptidkomplexe) erlauben eine rationale Optimierung, sodass die Entwicklung effektiver Vakzine zwar noch einige Zeit dauern wird, heute aber als definitiv machbar angesehen wird. Das Melanom ist eigentlich der Modelltumor schlechthin, weil hier frühzeitig Tumorantigene identifiziert wurden und häufig spontane Immunantworten auftreten. Diese führen allerdings nur extrem selten zur Heilung, weil sie erst spät auftreten (wohl induziert durch HSP aus nekrotischen Tumorzellen), quantitativ oder qualitativ ungenügend sind (zu wenige Zellen mit hoch affinem T-Zell-Rezeptor), nicht in den Tumor wandern oder dies zwar tun, aber dann vom suppressiven Mikromilieu des Tumors (von verschiedenen Mechanismen z.B. regulatorische T-Zellen) gehemmt werden.
Bei jeder Vakzination mit dem Ziel der Induktion tumorspezifischer T-Zellen müssen Tumorantigene von reifen DZ präsentiert werden (s. Abb. 4.3). Eine optimale Impfung erfordert ein Targeting des Antigens an die DZ und deren Aktivierung.
Abb. 4.3: Impfung mit dendritischen Zellen (DZ).
Die bei einer konventionellen Impfungeingeschlagene Vorgehensweise garantiert dies allerdings nicht. Es wird dabei Antigen in die Haut injiziert und "zufällig" von den lokalen DZ aufgenommen, ein ggf. gleichzeitig mitverabreichtes Adjuvans soll die DZ in einer für eine T-Zell-Aktivierung geeigneten Weise aktivieren (wobei das zugelassene Adjuvans Aluminiumhydroxid, für Antikörperinduktion und prophylaktische Impfung gegen Infektionserkrankungen optimal und weithin verwendet, hierfür leider nicht geeignet ist). Die Gruppe um Boon hat über die Jahre eine große Zahl von Vakzinationsstudien - meist an Melanompatienten mit lokoregionärer Erkrankung - durchgeführt. Rückbildungen von (Teilen der) Metastasen zeigten sich in etwa 20% der Fälle, wobei die Art der Vakzine (Antigen als Peptid oder Minigen in einem viralen Vektor) erstaunlicherweise keinen wesentlichen Unterschied machte. Extensive rezente Analysen haben als fundamentale Erkenntnis erbracht, dass die quantitativ meist nur sehr moderaten Anti-Vakzine-T-Zell-Antworten eine Regression wahrscheinlich nur dann induzieren konnten, wenn deren Qualität so hoch war (hochaffiner T-Zell-Rezeptor, Resistenz der T-Zellen gegen regulatorische T-Zellen), dass eine initiale Zerstörung von Tumorzellen induziert werden konnte, die dann in einem Kaskadeneffekt zur intratumoralen Entzündung mit Durchbrechen des suppressiven Mikromilieus und Induktion weiterer Immunantworten führte [Lurquin C 2005] [Germeau C 2005]. Ein Ziel ist derzeit, neue Adjuvantien einzusetzen, die stärkere und möglichst auch bessere Immunantworten induzieren. Die Kombination von IFA (inkpomplettes Freunds Adjuvans) mit QS21 (ein Saponin-Detergens) und CpG Oligo (=TLR-9-Ligand) induziert zumindest im Falle des Melan-A-Peptides sehr rasch starke Immunantworten [Speiser DE 2005]. Für Iscomatrix, einem partikulären, auch Lipide und ein Detergens enthaltendes Adjuvans, das eine Antigen-Präsentation in MHC-Klasse-Iund II-Molekülen bewirkt, konnten im Falle des NY-ESO-1-Antigens potente humorale und zelluläre Immunantworten gezeigt werden [Davis ID 2004]; eine adjuvante Phase-III-Studie wurde begonnen. Dies gilt auch für aus autologen Tumoren isolierte HSP, die nicht nur für den Tumor spezifische und so wahrscheinlich besonders relevante Antigene beinhalten, sondern durch Interaktion mit DZ auch als Adjuvans wirken [Rivoltini L 2003]. Diese duale Funktion (Antigen-Quelle und DZ-Aktivator) gilt auch für einen völlig neuen, viel versprechenden, erst am Anfang der Entwicklung stehenden Ansatz, nämlich die intradermale Injektion von RNA [Carralot JP 2004]. Die RNA kodiert für bestimmte definierte Antigene oder bei Verwendung von Gesamt-Tumor-RNA für das ganze Antigen-Repertoire des Tumors, aktiviert aber gleichzeitig durch Aktivierung des TLR-7/8 auch die DZ und wirkt so als Adjuvans. Die Idee der Verwendung von RNA als Vakzine wurde erstmals im Kontext der DZ-Vakzinierung geboren und klinisch getestet [Gilboa E 2004]. Ob auf Basis dieser modernen Vektor-Strategien (HSP, RNA, oder DZ) aus Melanomzellen generierte Vakzine erfolgreich sein werden, wissen wir noch nicht. Frühere Strategien waren es - aus unterschiedlichen Gründen - jedenfalls nicht. So erwies sich die Verwendung genetisch modifizierter (z.B. mit dem GM-CSF Gen transfizierter) autologer Tumorzellen als nicht praktikabel. Allogene Melanomzellen waren überhaupt die ersten Vakzine, haben aber enttäuscht. So zeigte Melacine (ein Lysat aus 2 allogenen Melanomzelllinien und Adjuvans) in einer großen Phase-III-Studie nicht einmal adjuvant bei Primärmelanomen mittlerer Dicke einen Effekt, trotzdem ist es in Kanada zugelassen. Canvaxin, eine aus 3 bestrahlten Melanom-Zelllinien mit Bacillus Calmette-Guérin (BCG) als Adjuvans bestehende Vakzine, hat sich in einer rezenten Phase-III-Studie beim Melanom im Stadium IV als unwirksam erwiesen, die Resultate der adjuvanten Vakzination im Stadium III stehen noch aus. Erstaunlicherweise basieren die beiden einzigen Vakzine, die in Phase-III-Studien eine - allerdings in größeren Nachfolgestudien noch nicht bestätigte - klinische Effektivität bei der adjuvanten Therapie des Kolon- bzw. Nierenzellkarzinoms) ebenfalls auf Tumorzellen [Vermorken JB 1999] [Jocham D 2004]. Das Versagen beim Melanom ist vielleicht (nur) ein weiterer Hinweis auf die Aggressivität dieses Tumors.
Eine Strategie, die im Tierexperiment allen anderen weit überlegen ist und in den nächsten Jahren klinisch erprobt werden wird, ist das in vivo DZ-Targeting, bei dem Antigene über spezifische Rezeptoren an der Oberfläche gezielt an eine große Zahl von DZ/DZ-Subsets im Körper herangebracht werden. Dies kann z.B. durch Antigen-anti-DEC-205-Fusionsmoleküle (wobei gleichzeitig ein systemisch wirkender Reifungsstimulus für DZ in Form des Anti-CD40-Antikörpers verabreicht wird) [Bonifaz LC 2004] oder Antigen-TLR-Ligand-Konstrukte (welche DZ über den TLR aktivieren und gleichzeitig Antigen in die DZ einschleusen) geschehen [Heit A 2005].
Eine weitere Variante ist die DZ-Vakzination (s. Abb. 4.3), bei der DZ ex vivo (aus CD34+-Vorläufern oder häufiger aus Monozyten) gezüchtet, mit Antigen beladen und nach Reifung in den Patienten im Sinne einer adoptiven Zelltherapie injiziert werden (ex vivo DZ-Vakzination) [Banchereau J 2005]. Diese Strategie steht trotz etlicher (leider oft suboptimal durchgeführter) klinischer Studien erst am Anfang der Entwicklung, da selbst einfache kritische Variablen (DZ-Zahl, Route und Frequenz der Vakzinationen; Typ und Reifung der DZ; Antigenbeladung) erstaunlicherweise noch nicht ausreichend adressiert wurden, ganz abgesehen von den Möglichkeiten der sich aus jüngsten Resultaten der Grundlagenforschung ergebenden Optimierungsansätze. Bislang wurden zumeist mit Peptiden oder Tumorlysaten beladene DZ verwendet. In den wenigen klinischen Studien, bei denen ein quantitativ verwertbares Immunomonitoring durchgeführt wurde, waren die über die DZ-Vakzination induzierbaren Immunantworten stärker als bei anderen Vakzinationsstrategien [Cerundolo V 2004]; zusätzlich wurde eine Korrelation mit dem klinischen Ansprechen beobachtet, was vielleicht auch ein Zeichen für die Qualität und Relevanz der induzierten Immunantwort darstellt [Thurner B 1999] [Godelaine D 2003] [Palucka AK 2005]. Das klinische Ansprechen war ebenfalls nach den klassischen Response-Kriterien (Overall response OR = Complete response CR + Partial response PR) bei DZ-Vakzinen besser (9,5% bei n=116) als bei den anderen Strategien (Peptid-Vakzine 2,7%, n=410; virale Vektoren 1,9%, n=160; tumorzellbasierte Vakzine 4,6%, n=116), wie eine genauere Analyse der in einem Artikel von S.A. Rosenberg [Rosenberg SA 2004] zitierten Literatur ergab [Palucka AK 2005], wobei diese Phase-I/II-Studien alle unkontrolliert waren. In einer Phase-III-Studie der Firma Dendreon zeigte eine DZ-Vakzine (Provenge) bei Prostatakarzinom offenbar Wirksamkeit und könnte daher bei positiv ausfallender Prüfung durch das FDA Advisory Committee vielleicht bald als Medikament zugelassen werden. Eine Phase-II/IIIStudie der ADO, die die Effektivität einer Multi-Peptid-DZ-Vakzine mit der einer DTIC-Standardchemotherapie beim Stadium IV Melanom verglich, zeigte hingegen nur eine Gleichwertigkeit, aber keine Überlegenheit der DZ-Vakzine. Die DZ-Vakzine war allerdings aus zwei Gründen aus heutiger Sicht suboptimal. Es war eine Erstgenerationsvakzine, die zudem nicht die angestrebte Qualität erreichte. Dies unterstreicht die Notwendigkeit einer zentralen und validierten Vakzineproduktion. Interessant war, dass nur innerhalb des DZ-Arms Patienten mit einem Karnofsky-Index von 100 und einem bestimmten HLA-Typ (HLA-A2.1+, B44-) statistisch ein signifikant längeres Überleben zeigten. Diese Erkenntnis ist für das Design zukünftiger Studien wichtig, bei denen auch bessere DZ-Vakzine zum Einsatz kommen werden. Hinsichtlich der Antigenbeladung dürften Peptide in den Hintergrund rücken, da zur Abdeckung der diversen HLA-Haplotypen für jedes verwendete Antigen mehrere solche Peptide nötig wären. Die Verwendung der RNA-Transfektion zur Antigenbeladung ist eine aus mehreren Gründen zukunftsträchtigere Technologie [Gilboa E 2004], die wir derzeit beim Melanom erproben. Multiple HLA-Epitope werden hier nach Translation der RNA in Protein von der DZ auf natürliche Weise generiert, und zwar sowohl für MHC-Klasse-I als auch - bei geeigneter RNA-Modifikation - für Klasse-II-Moleküle, sodass sowohl CD8+-zytotoxische als auch CD4+-T-Helferzellen induziert werden können, die Antigen im Kontext von Klasse-I- bzw. Klasse-II-Molekülen erkennen. Die Methode erlaubt das rasche und kostengünstige Testen von definierten Antigenen, um so relevante "Abstoßungsantigene" zu identifizieren. Durch PCR-Amplifikation ist auch aus nur wenig Tumormaterial (selbst Feinnadelbiopsien sind ausreichend) die Produktion großer Mengen von Tumor-RNA für die DZ-Beladung möglich, wodurch das gesamte antigene Repertoire des Tumors leichter als bei Verwendung von (apoptotischen oder lysierten) Tumorzellen erfasst werden kann. Die mögliche Relevanz autologer tumorspezifischer Antigene unterstreicht eine rezente, vom Ludwig Institute of Cancer Research in Australien durchgeführte Studie, bei der nach Verabreichung von mit autologen apoptotischen Melanomzellen beladenen DZ eine erstaunlichen Rate von Komplettremissionen bei Patienten im Stadium IV zu beobachten war [O'Rourke MG 2003]. Bemerkenswert ist, dass diese Patienten präferentiell eine moderate Tumorlast (niederes S-100) und eine Induktion von zytotoxischen T-Zellen zeigten, welche autologe Tumorzellen lysierten [Schmidt CW 2005].
Die Ergebnisse dieser Studie sind ermutigend und weisen auch darauf hin, dass - wie aus Tierexperimenten ja eigentlich schon lange bekannt - für einen klinischen Effekt geringe Tumorlast und vor allem tumorspezifische (inkl. mutierter und für den Tumor funktionell wichtiger) Antigene ausschlaggebend sein könnten.
Die Verwendung von DZ ermöglicht auch die Aktivierung von NK-Zellen (im Tierexperiment [Martin-Fontecha A 2004] und von uns analog in einer laufenden Studie am Menschen gezeigt) und bei Beladung mit α-Galactosylceramid (einem artifiziellen Lipidliganden) die Langzeitaktivierung von Interferon-γproduzierenden NKT-Zellen [Chang DH 2005]. Diese Strategie kann auch zu einem Boost von Gedächtnis-T-Zellen führen und wird von uns derzeit erprobt.
Eine andere Möglichkeit der Impfung stellt die intratumorale Vakzination dar, bei der es durch Zerstörung von Tumorzellen im Kontext mit einer DZ-Aktivierung endogen zur Induktion von Immunantworten kommt bzw. kommen soll. Dies dürfte vereinzelt nach einer Tumorzerstörung (durch Chemotherapie, Bestrahlung, Kryotherapie oder Radiofrequenzablation) erfolgen, wenn DZ spontan aktiviert werden. Mechanistisch könnte dies einerseits durch aus nekrotischen Zellen frei werdende HSP erfolgen oder durch Cross talk mit NK-Zellen, deren aktivierender NKG2D-Rezeptor (z.B. durch NKG2D-Liganden, die auf bestrahlten Tumorzellen induziert werden), getriggert werden kann. Die gezielte Zerstörung von Tumorzellen im Verein mit einer gezielten Aktivierung von DZ (z.B. durch systemisch verabreichte Anti-CD40-Antikörper oder synthetische TLR-Liganden) und der Blockade suppressiver Mechanismen (d.h. "Gas" geben und "Bremse" wegnehmen) könnte in Zukunft Bedeutung erlangen, da eine therapeutisch relevante Kaskade von Immunantworten initiiert werden könnte. Ein Design-Ansatz in dieser Richtung beruht auf der Injektion onkolytischer Viren, in die Gene zur Induktion der Immunantwort eingebaut wurden (z.B. HSP oder kostimulatorische Moleküle) [Nettelbeck DM 2003].
4.7.3 Blockade von Escape- und suppressiven Mechanismen
Das Vorhandensein funktionell aktiver tumorspezifischer T-Zellen im Blut garantiert leider noch keine Tumorregression. Solche Zellen wandern z.B. vielleicht erst nach Induktion von Entzündung in die Metastase ein oder werden im Mikromilieu des Tumors nicht wirksam, weil der Tumor kein Target mehr darstellt (Verlust der MHC-Moleküle und/oder Tumorantigene) [Ganss R 2004] oder ihre Funktion dort aktiv unterdrückt wird [Zou W 2005]. Dies kann einerseits direkt durch den Tumor erfolgen (viele Tumoren exprimieren z.B. Programmed death receptor ligand 1, PD-L1, auch B7-H1 genannt, der über Interaktion mit dem PD-1-Rezeptor auf T-Zellen diese herabreguliert) oder durch das Tumorstroma. Dort befinden sich in oft hoher Frequenz regulatorischer T-Zellen (T reg), die nicht nur die Induktion von tumorspezifischen T-Zellen erschweren, sondern auch in der Effektorphase der Immunantwort die T-Zellen und sogar die NK-Zellen blockieren können. Diese T reg sind somit besonders relevant, und Ansätze zu deren Entfernung bzw. funktionellen Blockade (z.B. über Hemmung von TGF-β oder CTLA-4) stehen daher derzeit im Mittelpunkt des Interesses. Weiter gelten die myeloiden Suppressorzellen und Veränderungen im Aminosäurestoffwechsel (z.B. Abbau von Tryptophan durch das Enzym IDO = Indolamin 2,3 Dioxygenase) als wesentliches Problem, das es zu überwinden gilt.
4.7.4 Kombinationstherapie als Weg zum Erfolg
Der Weg zu einer klinisch relevanten Immuntherapie des Melanoms zeichnet sich zunehmend ab:
- Optimierung der Vakzine-Strategien für T-Zell-Antworten (Acquired immunity)
- Identifizierung von Abstoßungsantigenen
- Induktion der Innate immunity
- Blockade immunsuppressiver Mechanismen
- Kombination mit anderen Strategien
Die Induktion von T-Zell-Antworten muss durch systematische Optimierung von Vakzinen quantitativ und qualitativ weiter verbessert werden. Wichtig scheint insbesondere die effektive Induktion der sog. Central memory cells [Klebanoff CA 2005], die offenbar als Stammzellen für Effektorzellen dienen und für eine langfristige T-Zell-Immunantwort wichtig sind. Mit verbesserten Vakzinen können in der Folge auch Antigene leichter identifiziert werden, die eine Abstoßung vermitteln können und damit relevante Targets darstellen. Wahrscheinlich handelt es sich um für den Tumor selbst funktionell wichtige Antigene, entweder definierte (wie z.B. das universelle Antigen Survivin) oder mutierte, oft nur im jeweiligen Tumor exprimierte und gar nicht bekannte, sog. private Antigene (trotzdem können sie bei Verwendung von autologem Tumorzellmaterial als Antigenquelle erfasst werden). Diese mutierten, nicht definierten Antigene sind besonders immunogen, weil die sie erkennenden hochaffinen T-Zell-Rezeptoren im Thymus nicht deletiert wurden. Inwieweit ein Targeting von (für den Tumor wichtigen) Stromazellen (inklusive Endothelzellen im Sinne einer Angio-Immunotherapie) oder von sog. Cancer stem cells (bei soliden Tumoren noch wenig erforscht) notwendig ist bleibt vorerst unklar. Die Aktivierung der Innate immunity, insbesondere der NK-Zellen (z.B. durch TLR-Liganden), wird allerdings wohl kritisch sein, damit auch MHC-Klasse-I-defiziente Tumorzellen (ca. 50% der Melanomzellen!) eliminiert werden und der synergistische Cross talk mit DZ stattfinden kann [Adam C 2005] [Pasare C 2005]. Schließlich müssen die suppressiven Mechanismen zumindest teilweise ausgeschaltet werden, damit die Immunantwort zum Tragen kommen kann. Die Antikörper-mediierte (MDX-010 der Firma Medarex Inc.) Blockade des negativen Regulatormoleküls CTLA-4, welches auf regulatorischen T-Zellen konstitutiv und auf normalen T-Zellen nach Aktivierung exprimiert wird, hat das Potenzial solcher Ansatzpunkte beim Menschen bereits demonstriert, allerdings müssen Anti-Tumor-Effekte offenbar um den Preis von Autoimmunität erkauft werden [Phan GQ 2003]. Die geschickte Kombination von Strategien wird daher auch für die Erreichung einer günstigen cost/benefit-ratio nötig sein. Das Design von effektiven zellulären Immuntherapien wird zudem berücksichtigen müssen, dass der Aufbau tumorspezifischer Immunantworten Zeit braucht und daher rasch progressive Tumoren "davongaloppieren". In der Tat ist es eine Erfahrung der experimentellen Immuntherapie, dass sich klinische Effekte oft erst nach längerer Zeit einstellen. Daher wird eine Kombination einer Antikörper-basierten Strategie (sobald verfügbar) mit nichtimmunologischen Ansätzen (z.B. durch Kombination von Chemotherapie mit Kinaseinhibitoren wie Sorafenib) wohl im Sinne einer Wachstumsreduktion und partiellen Zerstörung bei Melanom-Patienten mit hoher Tumorlast und rapider Progression entscheidend sein. Der Erfolg einer Immuntherapie beim Melanom wird auch durch die Identifikation geeigneter Patientensubsets (z.B. durch Transkriptom- und/oder Proteom-Analyse) erleichtert werden und bei geringer Tumorlast (Minimal residual disease) wahrscheinlich leichter zu erreichen sein.
Die erfolgreiche Umsetzung der Erkenntnisse der modernen Immunologie in eine effektive Krebsimmuntherapie scheint in greifbare Nähe gerückt. Die Lösung der angeschnittenen Probleme erfordert allerdings nicht nur Grundlagenforschung und tierexperimentelle Studien, sondern vor allem auch anspruchsvolle und teure klinische Forschung. Abgesehen von bislang ungenügenden finanziellen Ressourcen, den enormen regulatorischen Auflagen, dem oft geringen Benefit für die beteiligten Forscher angesichts der Zahl der Beteiligten und der Dauer solcher Studien, dem Mangel an entsprechend ausgebildeten klinischen Studienärzten stehen der zügigen Testung von Variablen und Kombinationsstrategien im akademischen Umfeld auch Probleme in der Kooperation mit der Industrie entgegen, die gelöst werden müssen.
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Bei ONKODIN publiziert in Kooperation mit "Deutscher Ärzte-Verlag"; Publikation als Buch:
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ISSN: 2193-6021
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