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Allgemein-, Viszeral- und Transplantationschirurgie
3. Kombination von TRAIL-Lymphozyten und EpCAMx-
CD3 bispezifische Antikörper zur zielgerichteten
Tumor-Elimination
Dieses Projekt wird gemeinsam mit Dr. Gerhard Mol-
denhauer, DKFZ, durchgeführt, welcher ein Experte
für bispezifische Antikörper ist.
Bispezifische Antikörper (bsAk) sind künstlich herge-
stellte Moleküle, welche eine doppelte Spezifität für An-
tigen aufweisen: ein Arm des bsAk bindet an Antigene
von Immun-Effektorzellen (z.B. CD3), während der an-
dere Arm Tumorzell-assoziierte Antigene (z.B. EpCAM)
erkennt. Diese duale Spezifität steigert die Effektivität
des Immunsystems bei der Tumorabwehr, da sie die
Abwehrzellen aktiviert und diese gezielt zur Tumorzelle
hinführt, die nachfolgend zerstört wird. BsAk wie Catu-
maxomab (EpCAMxCD3) werden bereits erfolgreich bei
Tumorpatienten angewendet um die Aszites-Bildung zu
reduzieren. Um eine bsAk Therapie gegen hoch resi-
stente Tumorstammzellen wirksam zu machen, haben
wir supernatürliche Lymphozyten hergestellt, die nach
lentiviraler Transduktion des Todesliganden Tumor ne-
crosis factor (TNF)–related apoptosis inducing ligand
(TRAIL) verstärkte zytotoxische Eigenschaften aufwei-
sen. TRAIL wurde gewählt, weil seine spezifische Toxizi-
tät gegenüber malignen Zellen beschrieben ist und Ne-
benwirkungen des rekombinanten TRAIL Proteins oder
agonistischer Antikörper gegen TRAIL-Rezeptor 1 (Mapa-
tumumab) in Phase I/II klinischen Studien gering sind.
Allerdings war die am Patienten erzielte Antitumor-Ak-
tivität von TRAIL insgesamt eher schwach. Es wird ver-
mutet, dass dies mit der relativ kurzen Halbwertszeit
des TRAIL-Proteins zusammenhängt, die für eine anhal-
tende Exposition von Tumorzellen nicht ausreichend ist.
Wir verwenden daher Lymphozyten als TRAIL-Vehikel,
um membranständiges TRAIL mithilfe des BsAk Ep-
CAMxCD3 unbeschadet hin zu EpCAM-positiven Tumor-
zellen zu lenken. EpCAM wird von der Mehrheit epithe-
lialer Tumore wie dem Pankreaskarzinom gebildet und
ist aufgrund einer speziellen Bindung mit Nachbarprote-
inen auf Tumoren leichter zugänglich für Antikörper und
Immunzellen als EpCAM, das teilweise auch auf gesun-
dem Gewebe exprimiert wird. Wichtig für das hier be-
schriebene Projekt ist, dass EpCAM, welches auch als
ESA bezeichnet wird, ein Tumorstammzellmarker des
Pankreaskarzinoms ist. D. Simeone und ihre Gruppe
zeigten, dass die ESA-positive Population aus humanen
resezierten Pankreastumoren viel effizienter Tumore in
Mäusen bildete als die ESA-negative Population. In un-
seren Untersuchungen haben wir festgestellt, dass Ep-
CAMxCD3 die Kontaktzeit zwischen Lymphozyten und
etablierten Pankreaskarzinomzellen erhöht. In Mäusen
konnte EpCAMxCD3 signifikant das Wachstum von sub-
kutanen Xenografts der humanen Pankreaskarzinomli-
nie BxPC-3 reduzieren, ohne Nebenwirkungen in den
Mäusen zu verursachen. Da EpCAM zwischen Maus und
Mensch sehr ähnlich ist, weisen unsere Daten auf eine
gute Verträglichkeit des bsAk EpCAMxCD3 in Patienten
hin. Um den Effekt des bsAk in einer patientennahen
Tumormikroumgebung weiter zu testen, haben wir ein
dreidimensionales Tumorrekonstrukt etabliert, in dem
Lymphozyten mit Tumorzellen und Fibroblasten in einer
Kollagenmatrix kokultiviert werden. In diesem in vivo-
ähnlichen System bewirkte EpCAMxCD3 eine starke
Produktion der Effektorzytokine IFN-
γ
and TNF-
α
durch
primäre ex vivo preaktivierte Lymphozyten. Darüber hi-
naus konnte EpCAMxCD3 die Produktion von IFN-
γ
und
TNF-
α
durch nicht stimulierte Lymphozyten effizienter
induzieren als ein bivalenter anti-CD3 Kontroll-Antikör-
per. Nach Konstruktion von Lymphozyten, welche TRAIL
auf der Membran überexprimieren konnte die Effizienz
des bsAk weiter gesteigert werden und führte zu einer
nahezu vollständigen Elimination des Tumorwachstums
auf Mäusen. Die Rückbildung des Tumors war assoziiert
mit einer signifikanten Induktion von Apoptose, einer
reduzierten Proliferation, einer verminderten Tumoran-
giogenese und der Bildung großer intratumoraler flüs-
siger Zysten. Diese Zysten führen wir auf die beobachte-
te verstärkte Zytokinproduktion und infiltrierende Maus
Makrophagen zurück. Letztendlich konnten wir mit die-
ser Kombinationstherapie auch pankreatische Zellen
mit Tumorstammzellcharakteristik eliminieren, welche
resistent gegen die herkömmliche Gemcitabin Chemo-
therapie sind. Wir folgern aus unseren Untersuchungen,
dass der hier vorgestellte Gen-immunotherapeutische
Ansatz ein neues effektives Werkzeug sein könnte, um
die endogene Immunantwor t gegen for tgeschrittene
Krebserkrankungen zu unterstützen. Gleichzeitig sehen
wir, dass es schwierig sein wird einen solch multimoda-
len Ansatz in die Klinik zu bringen. Der experimentelle
Teil dieses Projekts wurde vom BMBF gefördert.
4. Spezifischer Transfer onkolytischer Adenoviren
mittels mesenchymaler Stromazellen zur Elimination
pankreatischer Tumorstammzellen
Dieses Projekt wird gemeinsam mit PD Dr. D. Nettel-
beck, DKFZ durchgeführt, welcher ein Experte für on-
kolytische Adenoviren ist.
Ein viel versprechendes Agens zur Tumortherapie sind
onkolytische Adenoviren, weil die Replikationsfähigkeit
durch genetische Manipulation dieser Erkältungsviren
auf Tumorzellen beschränkt werden kann. Wir haben
mesenchymale Stammzellen des Knochenmarks als
Virenvehikel gewählt, da bereits bekannt ist, dass
mesenchymale Stammzellen die Replikation onkoly-