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Dendritische Zellen in der Krebstherapie

Tumorspezifisches Impfen

von Dr. Thomas Grammel, Dr. Claudia Dettmer-Richardt

Die immunologische Krebsbehandlung hat in den vergangenen Jahren immer mehr an Bedeutung gewonnen. Dies kann besonders in neueren Forschungsansätzen und Arzneimittelentwicklungen beobachtet werden. Dabei steht die Forderung im ­Mittelpunkt, die Escape Mechanismen von Tumorzellen zu überwinden, sodass eine effektive T-Zell-Stimulation möglich ist.

Abb.1 Produktion im Reinraumlabor unter der Sterilwerkbank Klasse II

Die autologen, in vitro produzierten dendritischen Zellen (DCs) sollen genau diesen Vorgang ermöglichen. Im Folgenden wird auf die Funktionsweise der Escape Mechanismen von Tumoren, die Rolle der DCs, die In-vitro-Produktion von DCs sowie deren Applikation eingegangen.

Escape-Mechanismen von Tumoren

Tumoren sind in der Lage, unterschiedliche Mechanismen zu entwickeln, um zu verhindern, dass sie vom Immunsystem erkannt und bekämpft werden [1], beispielsweise die Ausbildung tumorantigen-negativer Tumorzellvarianten, die Herunterregulierung der MHC Klasse I-Expression, die Etablierung suppressiver bzw. regulativer T-Zellen sowie die Ausbildung von immunsuppressiven Zytokinen und anderen Faktoren [2]. Neben DCs sind T-Zellen von der tumor­induzierten Immunsuppression betroffen. Antonia et al. unterscheiden drei unterschiedliche Situationen, in denen T-Zellen die Entwicklung der Tumorzellen tolerieren.

// Reguläre T-Zellen können sich von einer allgemeinen Vorläuferzelle nicht zu den für die Immunreaktion benötigten Phänotypen differenzieren.

// Es kann zu einer anergischen Reaktion kommen, wenn T-Zellen über ihren T-Zell-Rezeptor stimuliert werden, aber keine Kostimulation erfolgt.

// Eine Apoptose der aktivierten T-Zellen kann durch nachträglichen Kontakt mit dem Antigen eintreten (Activation-induced cell death; AICD) [3].

Rolle der dendritischen Zellen (DCs)

DCs sind bekannt als die am wirkungsvollsten antigenpräsentierenden Zellen (APZ), die unterschiedliche Antigene aufnehmen und verarbeiten können, darunter auch Tumorantigene. Darüber hinaus können DCs die Tumorantigene den antigenspezifischen ­T-Zellen präsentieren [6]. Es kann beobachtet werden, dass eine größere Anzahl DCs in einer Vielzahl solider, gut differenzierbarer und gering invasiver Tumoren zu finden ist. Die Dichte von DCs im Tumor­gewebe korreliert dabei negativ mit der pathologischen Einschätzung und dem Grad des Tumors und positiv mit den prog­nostisch günstigen Eigenschaften des Tumors [7]. Das Tumormikro­milieu hat einen entscheidenden Einfluss nicht nur auf die Menge an tumorinfiltrierenden DCs (TIDC), sondern auch auf andere ­Eigenschaften der DCs wie u.a. Antigenaufnahme und Reifungs­fähigkeit. Durch eine Ex-vivo-Produktion von autologen DCs können diese dem negativen Einfluss der tumorassoziierten Suppression entzogen werden. Darüber ­hinaus können den DCs in vitro Tumorzelltrümmer des Patienten zugeführt werden, sodass die ausgereiften DCs eine spezifische Aktivierung der T-Zellen nach Applikation im Patienten auslösen. Wichtig ist also, dass schon bei der Diagnosestellung Tumormaterial in steriler Kochsalzlösung tiefgefroren aufbewahrt wird, um eine ­Stimulation der DCs im ­Labor zu ermöglichen.

Produktion der dendritischen Zellen

Aus Vollblut werden Monozyten mittels Dichtegradientenzentrifugation, anschließenden Waschschritten und einer nachfolgenden Adhärenz isoliert. Die Zellen inkubieren eine Stunde im Brutschrank (37°C, 5% CO₂), um die Monozyten adhärieren zu lassen. Danach werden die nicht adhärenten Lymphozyten abgespült. Es erfolgt die Zugabe von Kulturmedium und Zyto­kinen. Die Kulturen werden bei 37°C in einer 5%igen CO₂-Atmosphäre im Brutschrank für einige Tage inkubiert (Katze fünf Tage, Hund und Pferd sechs Tage). Durch Zugabe von autologem Tumorlysat und einer weiteren Inkubation für 24 Stunden werden die unreifen DCs stimuliert. Die Zellen werden geerntet, einer Lebendzellzahlbestimmung unterzogen, in steriler physiologischer NaCl-Lösung aufgenommen und abgefüllt. Sie können nun dem Patienten appliziert werden. Alle Arbeitsschritte erfolgen zur Vermeidung von Infektionen unter der Sicherheitssterilbank (Klasse II) im Reinraum (Abb.1).

Applikation der dendritischen Zellen

Die Applikation der DCs erfolgt abhängig von der zu behandelnden Indikation und der erfolgten Vorbehandlung in unterschiedlicher Art und Weise.

// Fall 1 intradermale Impfung: Konnte Tumormaterial durch eine OP gewonnen und damit die DCs in vitro aktiviert werden, erfolgt die Impfung intradermal, also direkt in die Haut, sodass Quaddeln entstehen, aufgrund der geringen Behaarung bei Hunden häufig im Inguinalbereich. Es kommen aber auch andere Stellen nach Scheren und Desinfektion infrage (Abb.2).

// Fall 2 nach Tumoroperation: Wurde der Tumor chirurgisch entfernt, erfolgt die Impfung auch intradermal in die Operationsstelle bzw. um die Naht herum (Abb. 3).

// Fall 3 solider Tumor – nicht operabel: Da hier kein Tumorgewebe für die Aktivierung der unreifen dendritischen Zellen gewonnen werden kann, werden die Zellen direkt in den Tumor geimpft, um eine Aktivierung in vivo zu erreichen.

// Fall 4 intravenöse Injektion: Bei Lungentumoren oder Metastasen in der Lunge sowie Gehirntumoren und -metastasen wird ein Teil der Zellen direkt intravenös injiziert.

Es wird empfohlen, die Tumorlast durch chirurgische Maßnahmen vor Beginn der Immuntherapie zu reduzieren, um das Immunsystem zu entlasten [8]. Um das immunologische Gedächtnis aufzubauen und um die Effektivität der Immunantwort zu maximieren, sollte zunächst ein Impfprotokoll von drei Impfungen im jeweiligen Abstand von drei bis vier Wochen Anwendung finden [9] [10].

take home

Die Behandlung von Krebspatienten mit autologen DCs zeigt sehr gute klinische Ergebnisse. Schon bei der Erstbehandlung sollte Tumorgewebe in steriler Kochsalzlösung tiefgefroren für eine eventuelle DC-Behandlung aufbewahrt werden. Die Produktion der DCs ist unter einer Werkbank der Klasse II im Reinraum möglich. Hierzu können beispielsweise die Räumlichkeiten der PetBioCell GmbH genutzt werden, sodass Produktion und Applikation in der Regel durch den Haustierarzt möglich sind.

Literatur beim Autor