Dendritische Zellen - Deutsches Ärzteblatt
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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- A 2408 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 Jg. 99 Heft 37 13. September 2002 Deutsches Ärzteblatt M E D I Z I N 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 Jg. 99 Heft 37 13. September 2002 Deutsches Ärzteblatt 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 A 2409 M E D I Z I N 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- A 2410 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 . Jg. 99 Heft 37 13. September 2002 Deutsches Ärzteblatt M E D I Z I N 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- A 2412 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, Jg. 99 Heft 37 13. September 2002 Deutsches Ärzteblatt M E D I Z I N ´ 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 A 2414 Jg. 99 Heft 37 13. September 2002 Deutsches Ärzteblatt M E D I Z I N 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] Literatur 1. Banchereau J, Steinman RM: Dendritic cells and the control of immunity. Nature 1998; 392: 245–252. 2. Brunner C, Seiderer J, Schlamp A et al.: Enhanced dendritic cell maturation by TNF- or cytidine-phosphate-guanosine DNA drives T cell activation in vitro and therapeutic anti-tumor immune responses in vivo. J Immunol 2000; 165: 6278–6286. 3. Gilboa E: How tumors escape immune destruction and what we can do about it. Cancer Immunol Immunother 1999; 48: 382–385. 4. Hartmann G, Weiner GJ, Krieg AM: CpG DNA: a potent signal for growth, activation, and maturation of human dendritic cells. Proc Natl Acad Sci USA 1999; 96: 9305–9310. 5. 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Stefan Endres Abteilung für Klinische Pharmakologie Medizinische Klinik Innenstadt Ludwig-Maximillians-Universität, Ziemssenstraße 1 80336 München E-Mail: [email protected] Jg. 99 Heft 37 13. September 2002 Deutsches Ärzteblatt
