Dendritische Zellen - Deutsches Ärzteblatt

M E D I Z I N
Dendritische Zellen – Träger
tumorgerichteter Immuntherapie
Maximilian Schnurr1,2, Peter Galambos1, Christoph Scholz1, Marc Dauer1,
Anne Krug3, Gunther Hartmann1, Andreas Eigler1, Stefan Endres1
Zusammenfassung
Dendritische Zellen sind hochspezialisierte antigenpräsentierende Zellen. Sie können antigenspezifische Immunantworten initiieren
und regulieren. Diese Fähigkeit kann genutzt
werden, um Immunantworten gegen bestimmte Proteine von Tumorzellen zu generieren und so mit dem Immunsystem Tumoren zu
bekämpfen. Für die Generierung einer Tumorvakzine können dendritische Zellen aus dem
peripheren Blut von Tumorpatienten gewonnen werden. In klinischen Studien wurde die
prinzipielle Wirksamkeit einer Vakzinierung
mit dendritischen Zellen bezüglich immunologischer und – in Einzelfällen – klinischer Endpunkte belegt. Die Therapieerfolge waren in
der Regel jedoch nur von kurzer Dauer.
Schwerwiegende Nebenwirkungen wurden
nicht beschrieben. Für die Entwicklung einer
effizienten Tumorvakzine ist die Identifizie-
D
endritische Zellen wurden erstmals 1973 von Steinman und
Cohn in der Milz von Mäusen beschrieben und nach ihrem charakteristischen mikroskopischen Erscheinungsbild mit zahlreichen astförmigen
Ausläufern
(griechisch:
dendros,
deutsch: Baum) (Abbildung) benannt
(14). Mitte der 80er-Jahre erkannte
man, dass dendritische Zellen und die
bereits vor hundert Jahren von Langerhans entdeckten und nach ihm benannten Langerhans-Zellen einem gemeinsamen Zellsystem angehören
(13). Dendritische Zellen wurden
auch in anderen lymphatischen Organen sowie in nichtlymphatischem Geweben nachgewiesen.
Die Expression einer großen Zahl
von MHC- (major histocompatibility
complex) Molekülen der Klasse I und
II legte nahe, dass es sich bei dendritischen Zellen um spezialisierte antigenpräsentierende Zellen handelt.
Erst durch die Isolation und Kultur
von dendritischen Zellen aus dem peripheren Blut ist es gelungen, die ein-
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rung geeigneter Tumorantigene sowie die Generierung von dendritischen Zellen mit optimaler T-Zell-stimulatorischer Aktivität entscheidend. Um den Stellenwert der bisher experimentellen Tumortherapie mit dendritischen Zellen zu definieren, bedarf es weiterer
Grundlagenforschung und kontrollierter klinischer Studien.
Schlüsselwörter: dendritische Zelle, Immuntherapie, Tumorvakzine, klinische Prüfung, Krebstherapie
Summary
Dendritic Cells: Immune Response
Against Tumour Antigens
Dendritic cells are highly specialized antigenpresenting cells with the unique capability to
initiate and regulate antigen-specific immune
zigartige Funktion diesen Zelltyps zu
erfassen, die darin besteht, antigenspezifische Immunantworten zu
initiieren und zu regulieren. In Tiermodellen konnte diese Fähigkeit genutzt werden, Immunantworten gegen
bestimmte Proteine von Tumorzellen,
so genannte Tumor-assoziierte Antigene, zu generieren. Daraus erwuchs die
Hoffnung, dass auch bei Patienten eine Immuntherapie mit dendritischen
Zellen erfolgreich sein könnte.
Eigenschaften
dendritischer Zellen
responses. This capability can be exploited to
induce immune responses against tumour antigens. For the preparation of a tumour vaccine
dendritic cells can be generated from the peripheral blood of tumour patients. In clinical studies, the efficacy of vaccinations with dendritic
cells has been demonstrated using immunological and – in some cases – clinical endpoints.
However, in most cases the duration of the remissions was short. Severe side effects were
not reported. For the development of an efficient tumour vaccine the identification of tumour
antigens and the generation of dendritic cells
with optimal T-cell-stimulatory capacity are
prerequisites. To define the role of the experimental tumour therapy with dendritic cells in
the treatment of cancer further basic research
and controlled clinical trials are warranted.
Key words: dendritic cells, immunotherapy, tumour-vaccination, clinical trial, cancer therapy
tiden zerlegt, an MHC-Moleküle gebunden und an die Zelloberfläche
transportiert.
Antigene Determinanten der Peptide werden somit für T-Lymphozyten
erkennbar gemacht. Im Rahmen der
physiologischen Zellerneuerung verlassen dendritische Zellen das periphere Gewebe und wandern mit der
drainierenden Lymphe in einen regionalen Lymphknoten, wo sie mit T-Zellen interagieren. Aus intaktem Gewebe erreichen dendritische Zellen den
Lymphknoten im nichtaktivierten Zustand. Diese nichtaktivierten dendritischen Zellen tragen zur Toleranz gegenüber dem präsentierten Antigen
Antigenaufnahme
Dendritische Zellen bilden in nahezu
allen Geweben des Körpers ein dichtes Netzwerk von Wächterzellen, die
extrazelluläre Bestandteile durch Prozesse wie Phagozytose und Endozytose aufnehmen und somit ihre Umgebung „analysieren“. Aufgenommene
Proteine werden intrazellulär zu Pep-
1 Abteilung für Klinische Pharmakologie (Leiter: Prof. Dr.
med. Stefan Endres) und Bereich Gastroenterologie der
Medizinischen Klinik Innenstadt (Kommissarischer Direktor: Prof. Dr. med. Detlef Schlöndorff), Klinikum der
Universität München
2 Ludwig Institute for Cancer Research, Melbourne, Australien
3 Department of Pathology and Immunology (Prof. Dr.
med. Marco Colonna), Washington University School of
Medicine, St. Louis, MO, USA
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bei. Auf diese Weise verhindern dendritische Zellen möglicherweise das
Auftreten von pathologischen Autoimmunprozessen.
Aktivierung und Reifung
Ein funktionierendes Überwachungssystem zeichnet sich durch die Fähigkeit aus, schädigende Prozesse schnell
und spezifisch zu erkennen und geeignete Gegenmaßnahmen einzuleiten.
Zu diesem Zweck tragen dendritische
Zellen auf ihrer Oberfläche Rezeptoren für eine Vielzahl von „Gefahrensignalen“, die von Mikroorganismen, körpereigenen freigesetzten Mediatoren
oder aktivierten T-Zellen ausgehen
können (8).
Beispiele für mikrobielle Strukturen, die dendritische Zellen aktivieren, sind Lipopolysaccharide gram-negativer Bakterien, Cytidin-GuanosinDinukleotid- (CpG-)reiche bakterielle DNA (4) und virale DoppelstrangRNA. Endogene Mediatoren, für die
dendritische Zellen spezifische Rezeptoren besitzen und von denen ein
Aktivierungssignal ausgeht, sind Zytokine (5), Prostanoide und Adeninnukleotide (12).
Aktivierte T-Zellen können durch
den in ihre Zellmembran integrierten
CD40-Liganden dendritische Zellen
stimulieren. Die Aktivierung dieser
verschiedenen Rezeptoren induziert
wesentliche zellbiologische Veränderungen, die mit dem Begriff „Reifung“
zusammengefasst werden (1). Die
Fähigkeit zur Phagozytose geht verloren. An MHC-Moleküle gebundene
Peptide werden in höherer Dichte und
mit größerer Stabilität präsentiert. Die
Zytoskelettstruktur wird neu organisiert, und eine veränderte Expression
von Chemokin-Rezeptoren ermöglicht den dendritischen Zellen, vom
Entzündungsgebiet in den drainierenden Lymphknoten zu gelangen. Kostimulatorische Moleküle auf der Oberfläche dendritischer Zellen und die
Freisetzung von Zytokinen, wie zum
Beispiel Interleukin-12, erlauben den
dendritischen Zellen schließlich eine
effiziente Interaktion mit T-Zellen.
Grafik 1 zeigt schematisch die verschiedenen Funktionszustände, die eine dendritische Zelle durchläuft.
Fluoreszenzmikroskopische Aufnahme einer dendritischen Zelle mit ihren charakteristischen
Zellausläufern nach Färbung der Zellmembran mit einem fluoreszierenden Farbstoff.
Induktion einer Immunantwort
Im Lymphknoten interagieren dendritische Zellen mit verschiedenen Lymphozytenpopulationen. Vor allem T-Lymphozyten, die bisher noch keinen Antigenkontakt hatten, tasten die Zelloberfläche von dendritischen Zellen ab und
werden aktiviert, falls es zu einer Erkennung des präsentierten Antigens durch
den T-Zell-Rezeptor kommt. Dieser für
die erworbene (antigenspezifische) Immunantwort zentrale Vorgang betrifft sowohl CD4-T-Zellen (der Vorstufe von
Helferzellen) als auch CD8-T-Zellen und
wird als „Priming“ bezeichnet.Aus CD8Zellen entwickeln sich zytotoxische TLymphozyten die befähigt sind, diejenigen Zellen, die sie mit ihren T-Zell-Rezeptoren erkennen, zu eliminieren.
Das Immunsystem benötigt jedoch
diverse Strategien um verschiedenen
Gruppen von Erregern, die den Organismus bedrohen, effektiv zu begegnen. Intrazelluläre Erreger führen zu einer Differenzierung von CD4-T-Zellen zu THelfer-Zellen-1 (Th1), die überwiegend
Interferon-γ produzieren. Bei der Abwehr von extrazellulären Organismen,
wie zum Beispiel Helminthen, werden
hingegen Th2-Zellen zur Produktion
von Interleukin-4, -5 und -10 veranlasst.
In-vitro- und In-vivo-Untersuchungen
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legen nahe, dass dendritische Zellen die
Richtung der T-Zell-Differenzierung
steuern (9) und somit zur Plastizität der
Immunantwort beitragen, die für die Induktion einer für das Pathogen geeigneten Immunantwort benötigt wird.
Tumorvakzinierung mit
dendritischen Zellen
Tumorzellen exprimieren spezifische
Proteine, die von T-Zellen als antigene
Determinanten erkannt werden können. In der Regel reicht dies jedoch
nicht aus, damit das Immunsystem eine
effektive Immunantwort gegen Tumorzellen generiert; vielmehr besteht eine
Toleranz. Dies liegt zum einen daran,
dass tumorassoziierte Antigene in geringer Dichte oft auch im gesunden Gewebe vorkommen; zum anderen verfügen
Tumorzellen über zahlreiche Strategien,
einer Immunantwort zu entgehen (3).
In einer Reihe von Tierversuchen
konnte gezeigt werden, dass diese Toleranz gegenüber Tumoren durch eine
Vakzinierung mit dendritischen Zellen
durchbrochen werden kann. Dies führte zur Testung von dendritischen Zellen
in klinischen Phase-I- und -II-Studien,
in denen die prinzipielle Wirksamkeit
bezüglich immunologischer und – in
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Einzelfällen – klinischer Endpunkte belegt werden konnte. Nach dem Gelingen dieses „proof of principle“ (Studie
von Thurner und Mitarbeitern; Tabelle)
konzentriert sich die aktuelle Forschung auf die Verbesserung der Wirksamkeit von Tumorvakzinen mit dendritischen Zellen. Die im Folgenden
dargestellten Aspekte spielen dabei eine entscheidende Rolle (Grafik 2).
Generierung dendritischer Zellen
Dendritische Zellen leiten sich von
hämatopoetischen Vorläuferzellen im
Knochenmark ab. Drei verschiedene
Subpopulationen mit jeweils charakteristischen Merkmalen und Funktionen
sind beim Menschen beschrieben: myeloide dendritische Zellen, plasmazytoide dendritische Zellen und Langerhans-Zellen der Haut. Für Tumorvakzinierungen sind vor allem myeloide dendritische Zellen interessant, da diese
besonders zur Antigenaufnahme und
-präsentation befähigt sind.
Dendritische Zellen mit myeloiden
Charakteristika können durch eine Invitro-Kultur von Monozyten in Anwesenheit der Zytokine Interleukin-4 und
Granulozyten-Makrophagen-Koloniestimulierender Faktor (GM-CSF) gewonnen werden (10). Alternativ lassen
sich dendritische Zellen aus CD34+-hämatopoetischen Stammzellen des peripheren Bluts generieren. Durch die systemische Verabreichung von Wachstumsfaktoren, wie zum Beispiel flt3-Ligand, können dendritische Zellen im
Blut, die normalerweise nur etwa 0,1 bis
0,5 Prozent der mononukleären Zellen
(Leukozyten ohne Granulozyten) ausmachen, um ein Vielfaches expandiert
werden (7). Somit werden auch in vivo
expandierte dendritische Zellen für Tumorvakzinierungen interessant. In klinischen Studien wurden alle drei Präparationen für myeloide dendritische Zellen erprobt, ein direkter Vergleich steht
jedoch aus.
Wahl der Tumorantigene
Die Identifizierung von Strukturen
auf Tumorzellen, die von zytotoxischen T-Zellen als Antigene erkannt
werden können, bildet die Grundlage
von Tumorvakzinierungen mit dendri-
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tischen Zellen. Eine Vielzahl solcher
Antigene (Peptide einer Länge von
acht bis neun Aminosäuren, die sich
auf spezifische Weise an MHC-Moleküle anlagern), die entweder spezifisch für Tumorzellen sind oder von
diesen übermäßig stark exprimiert
werden, wurden identifiziert.
Für die Präsentation dieser Antigene durch dendritische Zellen genügt
eine In-vitro-Inkubation der Zellen
mit den Peptiden. Durch die Nutzung
der Maschinerie von dendritischen
Zellen zur Antigenaufnahme und -prozessierung können auch Tumorzellen
als Antigenquelle verwendet werden.
Infrage kommen abgetötete Tumorzellen, Tumorzelllysat die RNA oder
DNA von Tumorzellen sowie Tumorzellfragmente, wie zum Beispiel Exosomen (15) und apoptotische Körperchen (11).
Auch Fusionszellen aus Tumorzellen und dendritischen Zellen wurden
erprobt (Studie von Kugler und Mitarbeitern; Die Durchführung und das
experimentelle Design dieser Studie
wurden im Deutschen Ärzteblatt kritisiert: „Uniklinik Göttingen – Heilversuche in Massen.“ Dtsch Arztebl 2001;
98: A 1996 [Heft 31–32]; Tabelle). Diese Ansätze bieten den Vorteil, dass sowohl bekannte als auch bislang unbe-
kannte Tumorantigene für eine Immunantwort genutzt werden können. Andererseits fehlt für die differenzierte
Untersuchung der induzierten Immunantwort die Kenntnis eines definierten
Zielpeptids.
Aktivierung dendritischer Zellen
Dendritische Zellen erlangen nach
Aktivierung ihre volle Kapazität zur
T-Zell-Stimulation. In den bisher veröffentlichten klinischen Studien wurden jedoch überwiegend unstimulierte
dendritische Zellen eingesetzt. In einigen wenigen Studien wurden dendritische Zellen in vitro mit Zytokinen
oder monozytenkonditioniertem Medium ausgereift.
In laufenden Studien wird ein löslicher CD40-Ligand erprobt, der ebenfalls eine Ausreifung der dendritischen
Zellen induziert. Im Tiermodell konnte durch CpG-DNA die Effektivität
einer auf dendritischen Zellen basierenden Tumorvakzine verbessert werden (2).
Die Identifizierung von Stimuli, die
eine optimale Ausreifung der dendritischen Zellen bei erhaltener Fähigkeit
zur Migration in lymphatisches Gewebe gewährleisten, ist Gegenstand der
aktuellen Forschung.
Grafik 1
Blutbahn
1
Gewebe
3
Schädigung
2
4
5
T-Lymphozyten
6
Aktivierte
dendritische Zelle
Lymphknoten
Nichtaktivierte
dendritische Zelle
Funktionszustände einer dendritischen Zelle. Eine dendritische Vorläuferzelle wandert aus
dem Blut in peripheres Gewebe ein . Dort nimmt sie lösliche Partikel in ihr Zytosol auf, zerlegt
Proteine in Peptide und transportiert diese gebunden an MHC-Moleküle an die Zelloberfläche
. Kommt es, vermittelt durch eine Gewebsschädigung , zu einer Aktivierung der dendritischen Zellen, verlassen diese das Gewebe und wandern in einen regionalen Lymphknoten .
Dort interagieren sie mit T-Lymphozyten, die ihrerseits nach Aktivierung durch die dendritische
Zelle über die Lymphe und das Blut den Ort der Gewebeschädigung aufsuchen, um ihre Funktion als Effektoren der Immunantwort zu erfüllen . Dendritische Zellen, die im nichtaktivierten
Zustand den Lymphknoten erreichen, bewirken eine T-Zell-Anergie oder T-Zell-Toleranz .
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Verabreichung der Vakzine
Unbekannt ist derzeit die optimale Anzahl der dendritischen Zellen, die für die
Induktion einer Immunantwort benötigt
wird. In den bisherigen Studien wurden
zwischen 105 und 108 dendritische Zellen
pro Vakzinierung eingesetzt. Es wurden
auch unterschiedliche Applikationsrouten gewählt: Subkutan oder intrakutan
gespritzte dendritische Zellen müssen
für eine Interaktion mit T-Zellen in der
Lage sein, einen drainierenden Lymphknoten aufzusuchen; durch die direkte
intranodale Injektion, zum Beispiel in einen Leistenlymphknoten, soll die Notwendigkeit der Migration umgangen
werden.
Intravenös verabreichte dendritische
Zellen reichern sich zunächst im Kapillargebiet der Lunge und der Leber an,
bevor sie die Gelegenheit haben, lymphatisches Gewebe zu erreichen. Bei allen drei Applikationsarten sind Impferfolge erzielt worden. Über welche Route,
wie oft und in welchen Abständen vakziniert werden soll, wird weiter untersucht.
Monitoring der Immunantwort
Aufgabe des Immunmonitorings ist die
qualitative und quantitative Charakterisierung der durch die Tumorvakzine induzierten Immunantwort. Dies erfordert
eine Untersuchungsmethode mit hoher
Sensitivität, Spezifität und Reliabilität.
Diese Kriterien werden jedoch derzeit
durch keine der zur Verfügung stehenden Methoden optimal erfüllt. Das einzige Verfahren, das eine Messung der Immunantwort in vivo erlaubt, ist der Intrakutantest (DTH-Reaktion). Dem Patienten wird vor und nach der Vakzinierung lösliches Tumorantigen intrakutan
gespritzt. Die Größe der an der Injektionsstelle auftretenden Induration wird
nach 48 Stunden gemessen. Die Haut
wird dabei überwiegend durch T-Helferzellen und Monozyten infiltriert.Der eindeutige Nachweis der Spezifität der TZellen kann jedoch nur durch eine Hautbiopsie und Isolierung der T-Zellen erfolgen. Neben diesem einfachen In-vivoTest existieren einige In-vitro-Verfahren zur Detektion der sehr seltenen tumorantigenspezifischen zytotoxischen TZellen im peripheren Blut. Ein funktioneller Test ist die limiting dilution analy-
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Grafik 2
Generierung
von DC (a)
Antigenpulsung
(b)
Aktivierung
der DC (c)
Vakzinierung
(d)
„ImmunMonitoring“ (e)
Applikation:
• intra-/subkutan
• intranodal
• intravenös
Frequenz
Dosis
Adjuvantien
Antigenspezifische:
• Hautreaktion
(DTH)
• T-Zell-Aktivierung
• T-Zell-Frequenz
IL-4 +
GM-CSF
Monozyt
Nichtaktivierte DC
Alternativ:
• CD34+-Vorläuferzellen
• flt3-Ligand-expandierte PBDC
• Peptide
• Tumor-RNA
• Tumor-DNA
• Tumorlysat
• Exosomen
• Apoptotische
Tumorzellen
• Fusionszellen
Aktivierte DC
• Monozytenkonditioniertes
Medium
• Zytokinkombinationen
• CD40-Ligand
• CpG-DNA
Entwicklung einer auf dendritischen Zellen basierenden Tumorvakzine. Dendritische Zellen
können durch Kultur von Monozyten aus Vollblut beziehungsweise Leukaphereseprodukten in
Anwesenheit der Zytokine Interleukin-4 (IL-4) und Granulozyten/Makrophagen-Kolonie-stimulierender Faktor (GM-CSF) generiert werden (a). Es folgt eine Beladung der dendritischen Zellen mit Tumorantigenen (b) sowie deren Aktivierung (c), damit die dendritischen Zellen ihre TZell-stimulatorische Fähigkeit erlangen. Aus diesen Zellen besteht schließlich die Vakzine (d).
Der Erfolg wird am klinischen Ansprechen und der Induktion einer gegen den Tumor gerichteten Immunantwort gemessen (e). Methoden, die beim Immunmonitoring (Charakterisierung
der induzierten Immunantwort) angewendet werden, sind Hautreaktionen nach intradermaler
Antigenexposition (DTH-Reaktionen), die Bestimmung von Frequenz und Phänotyp antigenspezifischer T-Lymphozyten sowie die Erfassung der Funktionalität der T-Zellen anhand der
Zytokinsynthese und lytischen Aktivität (Tabelle).
sis, bei der die Frequenz der zytotoxischen T-Zellen durch die spezifische Lyse
von Zielzellen bestimmt wird. Die Notwendigkeit einer ein- bis zweiwöchigen
Expansion der T-Zellen in vitro macht
den Test anfällig für äußere Störfaktoren.
Ein sensitiveres und wesentlich
schnelleres Verfahren stellt der ELISPOT-Assay dar, mit dem die ZytokinProduktion einzelner T-Zellen nach Antigenexposition bestimmt wird. Spezifische T-Zellen mit einer Häufigkeit von
circa 0,001 Prozent der gesamten T-Zellpopulation im peripheren Blut können
detektiert werden. Eine Unterscheidung
zwischen aktivierter zytotoxischer T-Zelle beziehungsweise T-Helferzelle ist jedoch nicht möglich, und unspezifische
Aktivierung kann die Interpretation des
Ergebnisses erschweren.
Zwei neuere Methoden, die sich der
Durchflusszytometrie bedienen, sind
leichter objektivierbar und können innerhalb weniger Stunden durchgeführt
werden: Fluorochrommarkierte MHCTetramere mit gebundenem Peptid erlauben die Quantifizierung spezifischer
T-Zellen durch Bindung an den T-ZelRezeptor. Die Funktionalität der T-Zellen
kann durch die durchflusszytometrische
Messung intrazellulärer Zytokine in TZellen, die kurzzeitig in vitro mit Antigen
stimuliert werden, erfasst werden.
Die Sensitivität dieser beiden Methoden ist geringer als die des ELISPOT-Assay: Eine minimale T-Zell-Frequenz von
circa 0,1 Prozent ist erforderlich. Die
Aussagekraft der verschiedenen Methoden im Hinblick auf die Qualität der
durch die Vakzinierung induzierten Immunantwort und die Tumorabstoßung in
vivo ist derzeit noch unklar und kann nur
durch sorgfältiges und breit angelegtes
Immunmonitoring in klinischen Studien
geprüft werden.
Klinische Studien
Mit der Verfügbarkeit von dendritischen
Zellen durch Kultursysteme und aufbauend auf eindrucksvollen Therapieerfolgen in Tiermodellen wurde die Wirksamkeit von auf dendritischen Zellen basierenden Tumorvakzinen in klinischen Studien untersucht: Die Tabelle fasst eine
Auswahl veröffentlichter Studien zusammen. Ein direkter Vergleich dieser Studien miteinander ist nicht zulässig, da sie
sich bezüglich der Tumorerkrankung,
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´
Tabelle
C
´
Klinische Tumorvakzinierungsstudien mit dendritischen Zellen
Publikation/Jahr/Institut
Tumor
Antigen
Dendritische
Zellen
Ergebnisse
Patientenzahl; Klinischer Verlauf*1
Immunologische Antwort*2
Hsu et al. (Nat Med 1996);
Stanford University
B-Zell-Lymphom
Immunglobulin-Idiotyp
PBDC;
unreif
4 Patienten; 1 CR, 1 Mr, 2 SD;
4 von 4 Patienten
Nestle et al. (Nat Med 1998);
Universität Zürich
Melanom
gp100, MART-1, MAGE-1
und -3, Tyrosinasepeptide,
autologes Tumorlysat
Mo-DC;
unreif
16 Patienten; 2 CR, 3 PR, 1 MX;
7 von 16 Patienten
Murphy et al. (Prostate 1999);
NW Hospital Seattle
Prostatakarzinom
PSMA-Peptid
Mo-DC;
unreif
37 Patienten; 1 CR, 10 PR, 8 SD;
6 von 37 Patienten
Höltl et al. (J Urol 1999);
Universität Innsbruck
Nierenzellkarzinom Autologes Tumorlysat
Mo-DC;
ausgereift
4 Patienten; 1 PR;
4 von 4 Patienten
Lim et al. (Int J Cancer 1999);
University of Wales
Multiples Myelom
Immunglobulin-Idiotyp
Mo-DC;
unreif
6 Patienten; 5 SD;
5 von 6 Patienten
Reichhardt et al. (Blood 1999);
Stanford University
Multiples Myelom
Immunglobulin-Idiotyp
PBDC;
unreif
12 Patienten; nicht bewertbar;
2 von 12 Patienten
Thurner et al. (J Exp Med 1999);
Universität Erlangen
Melanom
MAGE-3-Peptid
Mo-DC;
ausgereift
11 Patienten; 6 MX;
8 von 11 Patienten
Burch et al. (Clin Cancer Res 2000);
Mayo Clinic
Prostatakarzinom
PAP-GM-CSF-Fusionspeptid
PBDC;
unreif
12 Patienten; 3 Abfall PSA > 50 %;
9 von 9 Patienten
Kugler et al. (Nat Med 2000);
Universität Göttingen
Nierenzellkarzinom Fusion autologer Tumorzellen Mo-DC;
mit allogenen Mo-DC
ausgereift
17 Patienten; 4 CR, 2 PR, 1 MX;
11 von 17 Patienten
Mackensen et al. (Int J Cancer 2000); Melanom
Universität Freiburg
MAGE-1, Melan-A, gp 100,
Tyrosinasepeptide
CD34-DC;
ausgereift
14 Patienten; 1 MR, 7 SD;
5 von 14 Patienten
Schuler-Thurner et al. (J Immunol
2000); Universität Erlangen
Melanom
MAGE-3-Peptid
Mo-DC;
ausgereift
8 Patienten; 1 SD;
8 von 8 Patienten
Titzer et al. (Br J Haematol 2000);
Universität Köln
Multiples Myelom
Immunglobulin-Idiotyp
CD34-DC;
unreif
11 Patienten; 1 SD;
4 von 11 Patienten
gp100, MART-1, MAGE-3,
Tyrosinasepeptide
CD34-DC;
unreif
18 Patienten; 3 CR, 1 PR, 3 SD
MR, 3; 16 von 18 Patienten
Banchereau et al. (Cancer Res 2001); Melanom
Baylor Institute Dallas
Fong et al. (PNAS 2001);
Stanford University
Kolon- und
CEA-Peptid
Bronchialkarzinom
flt3-Ligand-ex- 12 Patienten; 2 CR, 2 SD, 1 MX;
pandierte PBDC 7 von 12 Patienten
Fong et al. (J Immunol 2001);
Stanford University
Prostatakarzinom
PBDC;
unreif
21 Patienten; 7 SD;
21 von 21 Patienten
Geiger et al. (Cancer Res 2001);
University of Michigan
Solide pädiatrische Autologes Tumorzelllysat
Tumoren*3
Mo-DC;
unreif
15 Patienten; 1 PR, 5 SD;
4 von 8 Patienten
Schott et al. (J Clin Endocrin Met
2001); Universität Düsseldorf
Medulläres Schilddrüsenkarzinom
Calcitonin und CEA-Peptide
Mo-DC;
ausgereift
7 Patienten; 1 PR, 3 SD, 2 MX;
7 von 7 Patienten
Heiser et al. (J Clin Invest 2002);
Duke University
Prostatakarzinom
PSA-codierende mRNA
Mo-DC
13 Patienten; 1 MR;
9 von 9 Patienten
Hernando et al. (Canc Imm Immunther 2002); Universität Bonn
Uterussarkom,
Ovarialkarzinom
Autologes Tumorzelllysat
Mo-DC;
ausgereift
8 Patienten; 3 SD;
2 von 8 Patienten
Xenogenes PAP-Peptid
*1 Klinischer Verlauf: CR, komplette Remission (100 % Rückbildung aller Tumormanifestationen); PR, partielle Remission (> 50 % Tumorrückbildung länger 1 Monat); MR, geringe Remission (> 25 – 50 % Tumorrückbildung > 1 Monat oder > 50 % Tumorrückbildung < 1 Monat); MX, mixed response (Regression einiger Metastasen, bei gleichzeitiger Progression anderer Metastasen); SD, stable disease.
*2 Immunologische Antwort: Zellulär: antigenspezifische T-Zell-Proliferation, antigenspezifische DTH-Reaktion, antigenspezifische Zytokinfreisetzung, Frequenz antigenspezifischer T-Zellen, spezifische lytische Aktivität gegen Tumorzellen; Humoral: antigenspezifische Antikörperproduktion.
*3 Solide pädiatrische Tumoren: Ewing-Sarkom, neuroektodermale Tumoren, Neuroblastom, Sarkom, Nierenzellkarzinom, Wilms-Tumor;
PBDC, dendritische Zellen des peripheren Bluts; Mo-DC, monozytenabgeleitete dendritische Zellen; CD34-DC, CD34+-Stammzell-abgeleitete dendritische Zellen; flt3-Ligand, Fms-like tyrosine kinase receptor
3 Ligand (Wachstumsfaktor mit spezieller Wirkung auf Stammzellen und dendritische Vorläuferzellen); PSA, prostataspezifisches Antigen
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Generierung der Vakzine, Applikationsart sowie der Endpunkte unterscheiden.
Während in den ersten Untersuchungen
der Schwerpunkt auf klinische Resultate
gelegt wurde, rückten in den aktuelleren
Studien differenzierte Methoden, mit denen das immunologische Ansprechen beurteilt werden kann, in den Vordergrund.
Mehrere Vakzinierungsstudien mit
dendritischen Zellen wurden bei Patienten mit metastasiertem Melanom durchgeführt. Für eine Immuntherapie dieses
Tumors spricht das – wenn auch seltene –
Auftreten von spontanen Tumorregressionen und die Identifizierung von tumorantigenspezifischen zytotoxischen TZellen im Blut von Patienten mit Melanom. Der Nachweis einer Induktion antigenspezifischer T-Zellen durch eine Vakzinierung mit peptidgepulsten dendritischen Zellen gelang erstmals in der Studie von Thurner und Mitarbeitern (Tabelle).
In derselben Studie wurde demonstriert, dass die Vakzinierung gegen einzelne Tumorantigene die Gefahr birgt,
„escape“-Varianten des Tumors zu erzeugen: Aufgrund des Selektionsdrucks
durch die Vakzinierung überleben diejenigen Tumorzellen, die das Antigen verloren haben, und bilden neue Tumoren.
Ergebnisse aus der Studie von Banchereau und Mitarbeitern legen nahe, dass
der simultane Einsatz mehrerer Tumorantigene dieses Problem entschärfen
und die Effektivität der Vakzinierung
verbessern könnte. Auch für andere Tumore sind antigene Epitope und dagegen
gerichtete zytotoxische T-Zellen gefunden worden. Ein Beispiel ist das Carcinoembryonale Antigen (CEA), welches
unter anderem von gastrointestinalen
Tumoren exprimiert wird und in geringfügig modifizierter Form ein interessantes Zielantigen darstellt (Studie von Fong
und Mitarbeitern; Tabelle). Grundsätzlich besteht das Risiko, durch eine dendritische Zellvakzinierung Autoimmunreaktionen zu induzieren; dies wurde im
Tiermodell auch nachgewiesen (6). In
den veröffentlichten klinischen Studien
wurden unter Vakzinierung mit dendritischen Zellen jedoch keine limitierenden
Nebenwirkungen beobachtet. Bei verbesserter Effektivität der Vakzine ist jedoch nicht auszuschließen, dass unerwünschte Autoimmunreaktionen auftreten.
A 2416
Resümee
Manuskript eingereicht: 22. 3. 2002, revidierte Fassung angenommen: 17. 6. 2002
Die Immuntherapie von Malignomen mit
dendritischen Zellen beabsichtigt, mithilfe des körpereigenen Immunsystems Tumoren spezifisch anzugreifen. Die ersten
klinischen Studien zeigen, dass dieser
Weg gangbar ist. Die erzielten Erfolge
waren zum Teil eindrucksvoll, jedoch
meist von kurzer Dauer. Zudem stehen
randomisierte Studien, die eine experimentelle Therapie mit dendritischen Zellen mit einer Standardtherapie vergleichen, noch aus. Die Datenlage reicht also
nicht aus, um eine Empfehlung für diese
neue und aufwendige Therapieform aussprechen zu können, berechtigt aber zu
Optimismus. Patienten sollten daher nur
in Studien in ausgewiesenen Zentren eingeschlossen werden. Wichtig für die Entwicklung einer effizienten Tumorvakzine
ist die Identifizierung geeigneter Tumorantigene sowie die Generierung von dendritischen Zellen mit optimaler T-Zell-stimulatorischer Funktion. Weitere Faktoren stellen die Art der Verabreichung der
Vakzine und der Einsatz von Adjuvantien
und Zytokinen dar. Bisher wurden Patienten mit fortgeschrittener Tumorerkrankung in Therapiestudien aufgenommen.
Bei diesen Patienten kann durch den Tumor oder die vorausgegangene Therapie
eine Beeinträchtigung des Immunsystems vorliegen. Es liegt nahe, dass Patienten mit geringer Tumorlast, zum Beispiel nach primär kurativer Tumorresektion, von einer Immuntherapie am meisten profitieren könnten. Bis sich in der
Krebsbehandlung die Vakzinierung mit
dendritischen Zellen im Rahmen der Immuntherapie als vierte Säule neben Operation, Bestrahlung und Chemotherapie
etablieren kann, bedarf es weiterer
Grundlagenforschung und kontrollierter
klinischer Studien.
❚ Zitierweise dieses Beitrags:
Wir danken Berna Uçum-Can und Daniel Käsmayr für die
Hilfe bei der Erstellung des Manuskripts. Die Projekte der
Abteilung werden unterstützt von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (EN 169/7-1 und Emmy-Noether-Programm KR 2199/1-1), dem Bundesministerium für Bildung
und Forschung in Verbindung mit Coley Pharmaceuticals
(BMBF, 03-12235-6), der Deutschen Krebshilfe/Dr. Mildred
Scheel-Stiftung (10-1309 En2), der Novartis-Stiftung für
Therapieforschung, der Friedrich-Baur-Stiftung (0025/2001)
und dem Förderprogramm für Forschung und Lehre der
Ludwig-Maximillians-Universität München (FöFoLeReg.Nr. 126 und 258).The review is dedicated to Earle M. Chiles,
President of the Chiles Foundation, Portland, Oregon, USA,
for bringing together physicians and scientists in the quest
for the immuntherapy of cancer.
Dtsch Arztebl 2002; 99:A 2408–2416 [Heft 37]
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Anschrift für die Verfasser:
Prof. Dr. med. Stefan Endres
Abteilung für Klinische Pharmakologie
Medizinische Klinik Innenstadt
Ludwig-Maximillians-Universität, Ziemssenstraße 1
80336 München
E-Mail: [email protected]
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 Heft 37
 13. September 2002
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