8.2.1.1 Dendritische Zellen J.H. Peters, Th. Neßelhut Allgemeines Die im letzten Jahrzehnt gewonnenen Kenntnisse über dendritische Zellen (DC) zeigen, dass sie das bedeutendste Element darstellen, um die spezifische Immunreaktion auszulösen und damit die Immunkaskade zu steuern. Dendritische Zellen werden daher auch eingesetzt, um die Abwehrreaktion gegen neu entstehende und vorhandene Tumoren auszulösen. Die wissenschaftliche Basis wurde im Tierexperiment gelegt, und die in-vitro-Tests an menschlichen Tumoren belegen ebenfalls, daß hier die spezifische Immunreaktion gegen den Tumor gerichtet wird, im Unterschied zu allgemeinen Immunstimulantien, die die Immunreaktion unspezifisch stärken können. Am Menschen liegen zahlreiche Berichte vor, die in Kasuistiken und Phase-I/II-Studien eine Wirksamkeit bei Tumoren wahrscheinlich machen, so dass auch Phase-III-Studien initiiert wurden (Übersichten: (15).Obwohl noch kein Standard in Bezug auf das Funktionsstadium der DC, die Art der Beladung mit Tumorantigen, die zu applizierende Menge an dendritischen Zellen (DC), den Applikationsort und Abstand sowie Zahl der Impfzyklen definiert worden ist, finden sich zahlreiche Veröffentlichungen über erfolgreiche bis hin zu spektakulären Heilerfolgen. Wirkmechanismus Das Immunsystem erkennt bestimmte Merkmale vieler Tumoren als fremd und bildet gegen sie sowohl Antikörper als auch zytotoxische T-Zellen (Tc). Dendritische Zellen (DC) sind die Außenposten des Immunsystems. Sie nehmen Antigene fast überall in der Körperperipherie auf, transportieren sie in die lymphatischen Organe, präsentieren sie dort und initiieren die spezifische Immunantwort. Eine DC kann dabei tausende von spezifischen Lymphozyten stimulieren. Nachdem die zytotoxischen Lymphozyten in den Lymphorganen aktiviert und vermehrt wurden, schwärmen sie in den gesamten Körper aus und treffen vor Ort auf ihr Antigen, in diesem Fall den Tumor. In früheren Ansätzen, bei denen das Antigen als Tumorlysat noch ohne DC in die Haut appliziert wurde, konnte bereits in Phase-III-Studien beim Kolon-(6) und Nierenzellkarzinom (7) die Wirksamkeit einer spezifischen Immuntherapie bewiesen werden. Ihre Stärke lag in der adjuvanten Situation, d.h. bei möglichst geringen Tumormassen, bei der die Hemmmechanismen des Tumors gering ausgeprägt sind, so dass die natürlich in der Haut vorhandenen DC genutzt wurden. Vakzinierungen mit definierten Tumorantigenen bis hin zu viralen Antigenen beim Zervixkarzinom (8) waren ebenfalls erfolgreich. Im progredienten Tumor hingegen ist das Gleichgewicht zugunsten des Tumors verschoben, der zahlreiche Mechanismen besitzt, das Immunsystem zu hemmen. Ein Teil dieser „EscapeMechanismen“ besteht in der Hemmung der DC. Solche Hemmmechanismen werden unterlaufen, indem DC außerhalb des Organismus aus ihren Vorstufen gezüchtet und dann dem Patienten zurückgegeben werden. Dabei werden die Tumorantigene entweder noch außerhalb des Körpers oder im Körper den DC zugeführt. Eigene Erfahrungen∗ zeigen, dass diese Therapie auch Knochen- und Hirnmanifestationen erreicht. Da nach einer aktuellen These die Immunerkennung nicht genügt, sondern erst zusätzliche Alarmsignale („Danger“-Konzept (9, 10)) eine effektive Immunantwort auslösen, kombinieren wir die Vakzinierung mit Danger-Zusatztherapien*. Geeignete Indikationen Tumorentitäten Immunrelevante Tumoren sind klinisch definiert als solche Tumoren, die erstens gelegentlich Spontanremissionen zeigen und zweitens auf andere Immuntherapien ansprechen. Folgende immunrelevante Tumorarten eignen sich für einen Therapieversuch mit dendritischen Zellen (geordnet nach Ansprechwahrscheinlichkeit und vorliegenden Erfahrungen): • Klinische Studien und Einzelfallberichte liegen vor (Übersicht bei (1), (5)) z.B. für Melanom (11-15), Nierenzell- (16, 17), Prostata- (18-28), Ovarial- (29), (30) Kolon- (31), Bronchial-, Mamma- (32-39), Magen-, Ösophagus- (40), und Medulläres Schilddrüsenkarzinom, B-Zell-Lymphom, Multiples Myelom, Lymphom (41), Chronisch myeloische Leukämie (42), Uterussarkom, solide pädiatrische Tumoren (Ewing-Sarkom, ∗ eigene Erfahrungen, z.T. unpubliziert, sind durch * gekennzeichnet 1 neuroektodermale Tumoren, Neuroblastom, Sarkom, Nierenzellkarzinom, Wilms-Tumor), Glioblastom (43, 44), Gliom/Astrozytom (44). Tumorstadien, Lokalisationen • Primärtumoren, Lokalrezidive: Vorrangig ist die Operation. Bei inoperablen Tumoren kann die DC-Therapie allein oder auch mit konventionellen Therapien kombiniert werden, wenn diese nicht myelosuppressiv sind (s.u.). Intradermal konventionell, oder Tumor lokal umspritzen, in große Tumoren können DC auch intratumoral appliziert werden (35). • Minimal residual disease (MRD) : Nach allgemeiner Auffassung günstigster Ansatz für die DC-Therapie (3, 5). • Fernmetastasen allgemein: Prinzipiell können über die DC-aktivierten zytotoxischen TZellen auch ferne Manifestationen wie Knochen- und Hirnmetastasen (s.u.) erreicht werden. • Lebermetastasen: reagieren auf i.d. Injektion. • Lungenmetastasen, Knochenmetastasen, Hirnmetastasen, Peritonealkarzinose, Pleurakarzinose: reagieren auf i.d. und i.v.-Gabe von DC. • Hirnmetastasen: Da im Tumorgeschehen die Blut-Hirnschranke aufgehoben ist, werden Hirntumoren (44) und Hirnmetastasen von den zytotoxischen Lymphozyten erreicht. Gewinnung der Dendritischen Zellen Dendritische Zellen können beim Menschen • • • aus Vorstufen des Knochenmarks in der Kultur gezüchtet und vermehrt werden, als differenzierte DC in geringer Zahl aus dem Blut isoliert und dann vermehrt werden oder aus Monozyten des Blutes in der Zellkultur innerhalb einer Woche differenziert werden (45). Dies ist die gebräuchlichste Methode; auf sie allein wird hier eingegangen: Monozyten werden aus Frischblut oder durch Leukapherese gewonnen. Sie vermehren sich in der üblichen Kultur nicht. Die Gewinnung monozytärer DC ist am wenigsten belastend für den Patienten und führt aus 100 ml Blut zu einer Zahl von etwa 3-20x106 DC, wie sie für eine Dosis eingesetzt werden können. Die Leukapherese ergibt bis zu 1x109 Monozyten, so dass mehrere Impfdosen gefrierkonserviert werden können. c Die Vakzine kann nur von hochspezialisierten Labors in ausreichend und immunologisch kontrollierter Qualität hergestellt werden, die nach internationalen current Good-Manufactory-Praxis-(cGMP)-Kriterien arbeiten. Die Vakzine wird vom Labor nur freigegeben, wenn die gegenüber der zulassenden Behörde festgelegten Qualitätskriterien erfüllt werden. Die Qualität der DC muss vom herstellenden Labor dokumentiert werden. Angegeben werden müssen: Zahl der lebenden Zellen, Anteil der DC (nach Oberflächenmarkern), Morphologie (veils, Segel) und Sterilität. Üblich ist der Einsatz autologer DC, aber auch allogene DC (hier nicht besprochen) wurden genutzt. Möglicher Vorteil: Die HLA-Restriktion wird umgangen, d.h. Antigene, die im gegebenen Organismus ungenügend präsentiert werden, können hier präsentiert werden. Nachteile: Mögliche Sensibilisierungen, daher Typisierung erforderlich. Abbildung XX: Die verschiedenen Formen monozytärer dendritischer Zellen: Reifungsstadien, Beladung mit Tumorantigen und Verabreichungsformen. Mit Minuszeichen gekennzeichnete Applikationswege werden nicht empfohlen. 2 Praktische Durchführung der Therapie Der behandelnde Arzt muss mit dem Labor die Einzeltherapie absprechen. Vom Labor erhält er detaillierte Vorschläge für Art und Weise der Anwendung. Er muss mit Unterstützung des Labors den Patienten ausführlich unterrichten, ihm schriftliche Patienteninformation zukommen lassen sowie seine schriftliche Einwilligung einholen. Ablauf • Etwa 100–150 ml stabilisiertes Vollblut werden entnommen. Alternativ: Leukapherese, nur in Absprache mit einer Blutbank. Zusätzlich sind 10 ml Blut zur Serumgewinnung erforderlich. Anweisungen des Herstellungslabors für Entnahme, Lagerung und Transport genau beachten. • Unverzüglicher Transport in das Herstellungslabor, dort Aufarbeitung der Monozyten und Züchtung von dendritischen Zellen. • Nach 1 Woche (unreife DC) oder 7-9 Tagen (reife DC) erfolgt die Injektion. Eine Dosis enthält zwischen 106 und 108 DC, je nach Konzept und Protokoll (5). Transport Die Lebendvakzine wird bei 2-8°C in dafür geeigneten Behältern transportiert, der Begleitzettel enthält alle relevanten Informationen für den Arzt. Die im Begleitmaterial vorgeschriebenen Rahmenbedingungen (Temperatur, Dauer des Transportes) müssen strikt eingehalten werden, um die Freigabekriterien einzuhalten. Eine gefrierkonservierte Vakzine kann erst nach Auftauen in den Verkehr gebracht werden, da vor Ort nicht die GMP-konformen Möglichkeiten bestehen, die Zellen aufzutauen und auf ihre Qualität zu prüfen. Die Zellen befinden sich während des Transportes in einer Ampulle oder sind schon auf die Spritze aufgezogen. Wenn die Spritze nicht halbstündlich gewendet worden ist, haben sich die Zellen abgesetzt. Sie müssen daher durch Klopfen und Drehen wieder suspendiert werden, um Zellverluste beim Spritzen zu vermeiden. Applikationswege Intradermal Prinzipiell eignet sich jeder Körperbereich, die Injektion muss nicht tumornah geschehen. Typisch sind Oberarm, Oberschenkel oder die Bauchhaut. Vorgehen: Teilen Sie dem Patienten mit, dass die Injektion schmerzhafter ist als übliche Injektionen. • Schieben Sie die Kanüle horizontal so dicht unter der Oberfläche der Haut vor, dass sie durch die Haut durchschimmert. • Injizieren Sie langsam, damit die Zellen nicht mechanisch geschädigt werden. Es bildet sich eine Quaddel, die sich ausdehnt. Um das Volumen unterzubringen, können Sie die Kanüle langsam zurückziehen und/oder mehrere Quaddeln setzen. • Intratumoral Haut und innere Organe, die mikroinvasiv unter Ultraschallkontrolle erreichbar sind. Kanüle 0,45x23 mm. Cave: Keine Injektionen in die Leber, da der Leber eine immunsuppressive und Toleranzinduzierende Wirkung zugesprochen wird (46). • Keine Injektionen in einen Lungenherd, da die Gefahr eines Pneumothorax mit einer möglichen Verschiebung des Herdes besteht. • Intravenös Möglicher Vorteil: die DC erreichen vor allem die Lunge. Nachteil: i.v.-applizierte DC werden auch quantitativ von der Leber aufgenommen (5), die möglicherweise eine immunsuppressive und Toleranz-induzierende Wirkung hat (46). Vor- und Nachteile der i.v.-Applikation müssen im Einzelfall abgewogen werden. Intranodal Unter Ultraschallkontrolle in einen nicht befallenen Lymphknoten, der auch weit vom Tumor entfernt liegen darf. Besonders geeignet sind inguinale Lymphknoten (11). 3 c Eine subkutane Injektion ist nicht empfehlenswert, da die Subkutis schlechter mit Lymphbahnen versorgt ist als die Dermis. Zusätze Der Tumorantigen-Präparation kann auch ein unabhängiges Helferantigen (keyhole limpet hemocyanin, KLH) zugesetzt werden (11). Die immunologische Begleitstimulation gilt als günstig, zusätzlich kann das Angehen der spezifischen Immunreaktion im Immuntest gut verfolgt werden (Indikatorantigen). Regelmäßig applizieren wir danger-Signale. Nach eigenen Erfahrungen* sind Interferon-α (z.B. Roferon, 3 Mio Einheiten) oder Interferon-γ.(Imukin, 50µg/m2 KOF) neben die Quaddel zu spritzen. Erwünschte Folgen: lokale Gefäßerweiterung, Zusatzsignale („danger“) für die Immunreaktion, Erhöhung der Körpertemperatur. Biorhythmus Die Vakzine sollte am Nachmittag oder Abend gegeben werden, der Patient anschließend ruhen. Nachts und in der Ruhe ist der Corticoid-Spiegel niedriger, so daß Immunreaktionen gefördert werden. Unter der Therapie sollten Patienten keine großen Reisen über Zeitzonen hinweg vornehmen, um ihren circadianen Rhythmus nicht zu stören. Bei Patienen, die klinisch so stabilisiert waren, daß sie eine Weltreise unternahmen, wurde der Tumor wieder progredient*. Injektionszyklen Ein Standardverfahren besteht aus 4 Impfungen im Abstand von je 5 Wochen. Kürzere Abstände widersprechen der Erfahrung aus konventionellen Impfungen. Viele Varianten sind möglich: Von der einmaligen Impfung mit sofortiger Komplettremission bis hin zu zeitlich unbegrenzten Auffrischungen im Abstand von je 3–6 Monaten. Nebenwirkungen • • • • • • • Fieber, grippeähnliche Symptome rasche Tumorschwellung durch Infiltration mit Immunzellen, nicht zu verwechseln mit Tumorprogression Tumorschmerz (kann für Ansprechen der Vakzinierung sprechen*) Hirnödem bei Hirntumoren und -Metastasen (Behandlung mit üblichen Dosen von Glukokortikoiden*) Transiente Gelenkschmerzen; Gelenkrheumatismus sehr selten beschrieben Abstoßungsreaktion bei allogener Bluttransfusion innerhalb der letzten 4 Wochen* Tumorzerfallssyndrom und Nierenversagen bei extremer Tumorlast (sehr selten*). Nachsorge/Klinische Überwachung Eine klinische Überwachung ist in der Regel nicht notwendig. Mit Nebenwirkungen ist frühestens 6–8 Stunden nach Applikation der Vakzine zu rechnen. Durch die gleichzeitige Anwendung eines Cox-2Inhibitors (z.B. Vioxx 25 mg 1x1 Tab/die) können die meisten Nebenwirkungen vermieden werden. Nach 3–4 Therapiezyklen sollte ein Re-Staging erfolgen. Monitoring Der Hauttest (i.d. Injektion des benutzten Tumorantigens oder des Indikatorantigens) gibt Auskunft, ob der Patient eine zelluläre Immunantwort aufgebaut hat, eignet sich aber nicht als Verlaufskontrolle. Immunologische Parameter aus dem Blut sind wissenschaftlich wichtig, geben aber keine zuverlässige Auskunft über den Fortgang der Krankheit. Tumormarker: Tumorzerfall kann zu einem vorübergehenden Anstieg der Tumormarker führen. 4 Wochen nach der ersten Impfung zeigt sich der Impferfolg auch am Abfall der Tumormarker. Eine weitere nicht-immunologische Kontrolle ist der Nachweis zirkulierender Tumorzellen im Blut und von Mikrometastasen im Knochenmark. Von einschlägigen Instituten wird dieser Test (entweder zytopathologischer Nachweis durch spezifische Immunfärbungen oder PCR) angeboten. Werden vor der Immuntherapie zirkulierende Tumorzellen oder Mikrometastasen nachgewiesen, wird der Test nach der Vakzinierung oft negativ. 4 Kombination mit etablierten Therapien/Wechselwirkungen Strahlentherapie: Lokale Strahlentherapie kann sinnvoll mit der DC-Therapie kombiniert werden, auch gleichzeitig. • Chemotherapie: Nach der Immuntherapie sinnvoll, wenn ein zeitlicher Abstand von mindestens 1 Woche eingehalten wird. Stark myelotoxische Chemotherapien können nicht kombiniert werden. Vorzuziehen sind nicht-myelosuppressive Zytostatika wie Xeloda. • Antikörpertherapie: Kann auch zeitnah mit der Zellvakzine kombiniert werden, besser ist es aber, zunächst die Zelltherapie durchzuführen, und dann frühestens 1 Woche nach der jeweiligen Zelldosis eine Antikörperdosis (z.B. Herceptin) zu verabreichen. • Komplementäre Therapien: Danger-Signale: Interferone lokal (s.o.); moderate Ganzkörperhyperthermie, perorale Gabe von Enzymen. • Bei gleichzeitiger Applikation von Mistel oder Thymusextrakten können die DC gegen die Fremdproteine möglicherweise sensibilisiert werden (Anaphylaxie). Stark myelosuppressive Zytostatika können die Wirkung der DC aufheben. Kontraindikationen Fremdbluttransfusion 4 Wochen vor bis 1 Woche nach der Vakzinierung* (Sensibilisierung, Immunhämolyse) • ParenteraleTherapie mit Aufarbeitungen von Naturstoffen (Sensibilisierung, Anaphylaxie) • Autoimmunkrankheiten, z.B. florider M. Crohn, Myasthenia gravis, rheumatoide Arthritis u.a.m. • Literatur Die mit * markierten Angaben beruhen auf eigenen z.T. unveröffentlichten Einzelbeobachtungen. Hier werden nur einige Schlüsselarbeiten aufgeführt. Die vollständige Literaturliste findet sich zusammen mit diesem Artikel im Internet unter: www.immuntherapie.org References 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Hart, D. N. J., D. Jackson, and F. Nestle. 2002. Dendritic cells and cancer: Prospects for cancer vaccination. In Cancer Immune Therapy. Current and Future Strategies. G. Stuhler, and P. Walden, eds. Wiley-VCH, Weinheim, p. 179. Nestle, F. O. 2000. Dendritic cell vaccination for cancer therapy. Oncogene 19:6673. Nestle, F. O., J. Banchereau, and D. Hart. 2001. Dendritic cells: On the move from bench to bedside. Nat Med 7:761. Schadendorf, D., and F. O. Nestle. 2001. Autologous dendritic cells for treatment of advanced cancer--an update. Recent Results Cancer Res 158:236. Schnurr, M., P. Galambos, C. Scholz, M. Dauer, A. Krug, G. Hartmann, A. Eigler, and S. Endres. 2002. Dendritische Zellen - Träger tumorgerichteter Immuntherapie. Dtsch Arztebl 99:C1929. Vermorken, J. B., A. M. Claessen, H. van Tinteren, H. E. Gall, R. Ezinga, S. 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