Archiv "Dendritische Zellen – Träger tumorgerichteter Immuntherapie" (13.09.2002)

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A

A2408 Deutsches ÄrzteblattJg. 99Heft 3713. September 2002

D

endritische Zellen wurden erstmals 1973 von Steinman und Cohn in der Milz von Mäusen beschrieben und nach ihrem charakteristischen mikroskopischen Erschei- nungsbild 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 Lan- gerhans entdeckten und nach ihm be- nannten Langerhans-Zellen einem ge- meinsamen Zellsystem angehören (13). Dendritische Zellen wurden auch in anderen lymphatischen Orga- nen sowie in nichtlymphatischem Ge- weben 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 anti- genpräsentierende Zellen handelt.

Erst durch die Isolation und Kultur von dendritischen Zellen aus dem peripheren Blut ist es gelungen, die ein-

zigartige Funktion diesen Zelltyps zu erfassen, die darin besteht, antigenspezifische Immunantworten zu initiieren und zu regulieren. In Tier- modellen konnte diese Fähigkeit genutzt werden, Immunantworten gegen bestimmte Proteine von Tumorzellen, so genannte Tumor-assoziierte Antige- ne, zu generieren. Daraus erwuchs die Hoffnung, dass auch bei Patienten eine Immuntherapie mit dendritischen Zellen erfolgreich sein könnte.

Eigenschaften dendritischer Zellen

Antigenaufnahme

Dendritische Zellen bilden in nahezu allen Geweben des Körpers ein dich- tes Netzwerk von Wächterzellen, die extrazelluläre Bestandteile durch Pro- zesse wie Phagozytose und Endozyto- se aufnehmen und somit ihre Umge- bung „analysieren“. Aufgenommene Proteine werden intrazellulär zu Pep-

tiden zerlegt, an MHC-Moleküle gebunden und an die Zelloberfläche transportiert.

Antigene Determinanten der Pepti- de werden somit für T-Lymphozyten erkennbar gemacht. Im Rahmen der physiologischen Zellerneuerung verlassen dendritische Zellen das peri- phere Gewebe und wandern mit der drainierenden Lymphe in einen regionalen Lymphknoten, wo sie mit T-Zel- len interagieren. Aus intaktem Gewe- be erreichen dendritische Zellen den Lymphknoten im nichtaktivierten Zu- stand. Diese nichtaktivierten dendritischen Zellen tragen zur Toleranz ge- genüber dem präsentierten Antigen

Dendritische Zellen – Träger

tumorgerichteter Immuntherapie

Maximilian Schnurr

^1,2

, Peter Galambos

¹

, Christoph Scholz

¹

, Marc Dauer

¹

, Anne Krug

³

, Gunther Hartmann

¹

, Andreas Eigler

¹

, Stefan Endres

¹

Zusammenfassung

Dendritische Zellen sind hochspezialisierte an- tigenpräsentierende Zellen. Sie können anti- genspezifische Immunantworten initiieren und regulieren. Diese Fähigkeit kann genutzt werden, um Immunantworten gegen be- stimmte Proteine von Tumorzellen zu generie- ren und so mit dem Immunsystem Tumoren zu bekämpfen. Für die Generierung einer Tumor- vakzine können dendritische Zellen aus dem peripheren Blut von Tumorpatienten gewon- nen werden. In klinischen Studien wurde die prinzipielle Wirksamkeit einer Vakzinierung mit dendritischen Zellen bezüglich immunolo- gischer und – in Einzelfällen – klinischer End- punkte 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-

rung geeigneter Tumorantigene sowie die Ge- nerierung von dendritischen Zellen mit opti- maler T-Zell-stimulatorischer Aktivität ent- scheidend. Um den Stellenwert der bisher ex- perimentellen Tumortherapie mit dendriti- schen Zellen zu definieren, bedarf es weiterer Grundlagenforschung und kontrollierter klini- scher Studien.

Schlüsselwörter: dendritische Zelle, Immunthe- rapie, Tumorvakzine, klinische Prüfung, Krebs- therapie

Summary

Dendritic Cells: Immune Response Against Tumour Antigens

Dendritic cells are highly specialized antigen- presenting cells with the unique capability to initiate and regulate antigen-specific immune

responses. This capability can be exploited to induce immune responses against tumour anti- gens. For the preparation of a tumour vaccine dendritic cells can be generated from the pe- ripheral blood of tumour patients. In clinical stud- ies, the efficacy of vaccinations with dendritic cells has been demonstrated using immunolo- gical and – in some cases – clinical endpoints.

However, in most cases the duration of the re- missions was short. Severe side effects were not reported. For the development of an effi- cient 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 experi- mental tumour therapy with dendritic cells in the treatment of cancer further basic research and controlled clinical trials are warranted.

Key words: dendritic cells, immunotherapy, tu- mour-vaccination, clinical trial, cancer therapy

1Abteilung für Klinische Pharmakologie (Leiter: Prof. Dr.

med. Stefan Endres) und Bereich Gastroenterologie der Medizinischen Klinik Innenstadt (Kommissarischer Di- rektor: Prof. Dr. med. Detlef Schlöndorff), Klinikum der Universität München

2Ludwig Institute for Cancer Research, Melbourne, Au- stralien

3Department 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 Auto- immunprozessen.

Aktivierung und Reifung

Ein funktionierendes Überwachungs- system zeichnet sich durch die Fähig- keit aus, schädigende Prozesse schnell und spezifisch zu erkennen und geeig- nete Gegenmaßnahmen einzuleiten.

Zu diesem Zweck tragen dendritische Zellen auf ihrer Oberfläche Rezepto- ren für eine Vielzahl von „Gefahrensig- nalen“, die von Mikroorganismen, kör- pereigenen freigesetzten Mediatoren oder aktivierten T-Zellen ausgehen können (8).

Beispiele für mikrobielle Struktu- ren, die dendritische Zellen aktivie- ren, sind Lipopolysaccharide gram-ne- gativer Bakterien, Cytidin-Guanosin- Dinukleotid- (CpG-)reiche bakteriel- le DNA (4) und virale Doppelstrang- RNA. Endogene Mediatoren, für die dendritische Zellen spezifische Re- zeptoren besitzen und von denen ein Aktivierungssignal ausgeht, sind Zy- tokine (5), Prostanoide und Adenin- nukleotide (12).

Aktivierte T-Zellen können durch den in ihre Zellmembran integrierten CD40-Liganden dendritische Zellen stimulieren. Die Aktivierung dieser verschiedenen Rezeptoren induziert wesentliche zellbiologische Verände- rungen, die mit dem Begriff „Reifung“

zusammengefasst werden (1). Die Fähigkeit zur Phagozytose geht verlo- ren. An MHC-Moleküle gebundene Peptide werden in höherer Dichte und mit größerer Stabilität präsentiert. Die Zytoskelettstruktur wird neu organi- siert, und eine veränderte Expression von Chemokin-Rezeptoren ermög- licht den dendritischen Zellen, vom Entzündungsgebiet in den drainierenden Lymphknoten zu gelangen. Kosti- mulatorische Moleküle auf der Ober- fläche 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 ver- schiedenen Funktionszustände, die eine dendritische Zelle durchläuft.

Induktion einer Immunantwort

Im Lymphknoten interagieren dendritische Zellen mit verschiedenen Lympho- zytenpopulationen. Vor allem T-Lym- phozyten, die bisher noch keinen Anti- genkontakt hatten, tasten die Zellober- fläche von dendritischen Zellen ab und werden aktiviert, falls es zu einer Erken- nung des präsentierten Antigens durch den T-Zell-Rezeptor kommt. Dieser für die erworbene (antigenspezifische) Im- munantwort zentrale Vorgang betrifft so- wohl CD4-T-Zellen (der Vorstufe von Helferzellen) als auch CD8-T-Zellen und wird als „Priming“ bezeichnet.Aus CD8- Zellen entwickeln sich zytotoxische T- Lymphozyten die befähigt sind, diejeni- gen Zellen, die sie mit ihren T-Zell-Re- zeptoren erkennen, zu eliminieren.

Das Immunsystem benötigt jedoch diverse Strategien um verschiedenen Gruppen von Erregern, die den Organis- mus bedrohen, effektiv zu begegnen. In- trazelluläre Erreger führen zu einer Dif- ferenzierung von CD4-T-Zellen zu T- Helfer-Zellen-1 (Th1), die überwiegend Interferon-γ produzieren. Bei der Ab- wehr 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

legen nahe, dass dendritische Zellen die Richtung der T-Zell-Differenzierung steuern (9) und somit zur Plastizität der Immunantwort beitragen, die für die In- duktion einer für das Pathogen geeigne- ten Immunantwort benötigt wird.

Tumorvakzinierung mit dendritischen Zellen

Tumorzellen exprimieren spezifische Proteine, die von T-Zellen als antigene Determinanten erkannt werden kön- nen. In der Regel reicht dies jedoch nicht aus, damit das Immunsystem eine effektive Immunantwort gegen Tumor- zellen generiert; vielmehr besteht eine Toleranz. Dies liegt zum einen daran, dass tumorassoziierte Antigene in geringer Dichte oft auch im gesunden Gewe- be vorkommen; zum anderen verfügen Tumorzellen über zahlreiche Strategien, einer Immunantwort zu entgehen (3).

In einer Reihe von Tierversuchen konnte gezeigt werden, dass diese Tole- ranz gegenüber Tumoren durch eine Vakzinierung mit dendritischen Zellen durchbrochen werden kann. Dies führ- te zur Testung von dendritischen Zellen in klinischen Phase-I- und -II-Studien, in denen die prinzipielle Wirksamkeit bezüglich immunologischer und – in Fluoreszenzmikroskopische Aufnahme einer dendritischen Zelle mit ihren charakteristischen Zellausläufern nach Färbung der Zellmembran mit einem fluoreszierenden Farbstoff.

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Einzelfällen – klinischer Endpunkte belegt werden konnte. Nach dem Gelin- gen dieses „proof of principle“ (Studie von Thurner und Mitarbeitern; Tabelle) konzentriert sich die aktuelle For- schung auf die Verbesserung der Wirk- samkeit von Tumorvakzinen mit dendritischen Zellen. Die im Folgenden dargestellten Aspekte spielen dabei ei- ne 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, plasmazy- toide dendritische Zellen und Langer- hans-Zellen der Haut. Für Tumorvakzi- nierungen sind vor allem myeloide dendritische Zellen interessant, da diese besonders zur Antigenaufnahme und -präsentation befähigt sind.

Dendritische Zellen mit myeloiden Charakteristika können durch eine In- vitro-Kultur von Monozyten in Anwe- senheit der Zytokine Interleukin-4 und Granulozyten-Makrophagen-Kolonie- stimulierender Faktor (GM-CSF) ge- wonnen werden (10). Alternativ lassen sich dendritische Zellen aus CD34⁺-hä- matopoetischen Stammzellen des peripheren Bluts generieren. Durch die sy- stemische Verabreichung von Wachs- tumsfaktoren, wie zum Beispiel flt3-Li- gand, können dendritische Zellen im Blut, die normalerweise nur etwa 0,1 bis 0,5 Prozent der mononukleären Zellen (Leukozyten ohne Granulozyten) aus- machen, um ein Vielfaches expandiert werden (7). Somit werden auch in vivo expandierte dendritische Zellen für Tu- morvakzinierungen interessant. In klinischen Studien wurden alle drei Präpa- rationen für myeloide dendritische Zel- len 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-

tischen Zellen. Eine Vielzahl solcher Antigene (Peptide einer Länge von acht bis neun Aminosäuren, die sich auf spezifische Weise an MHC-Mo- leküle anlagern), die entweder spezifisch für Tumorzellen sind oder von diesen übermäßig stark exprimiert werden, wurden identifiziert.

Für die Präsentation dieser Antige- ne durch dendritische Zellen genügt eine In-vitro-Inkubation der Zellen mit den Peptiden. Durch die Nutzung der Maschinerie von dendritischen Zellen zur Antigenaufnahme und -pro- zessierung können auch Tumorzellen als Antigenquelle verwendet werden.

Infrage kommen abgetötete Tumor- zellen, Tumorzelllysat die RNA oder DNA von Tumorzellen sowie Tumor- zellfragmente, wie zum Beispiel Exo- somen (15) und apoptotische Körper- chen (11).

Auch Fusionszellen aus Tumorzel- len und dendritischen Zellen wurden erprobt (Studie von Kugler und Mitar- beitern; Die Durchführung und das experimentelle Design dieser Studie wurden im Deutschen Ärzteblatt kriti- siert: „Uniklinik Göttingen – Heilver- suche in Massen.“ Dtsch Arztebl 2001;

98: A 1996 [Heft 31–32]; Tabelle). Die- se Ansätze bieten den Vorteil, dass so- wohl bekannte als auch bislang unbe-

kannte Tumorantigene für eine Immun- antwort genutzt werden können. An- dererseits fehlt für die differenzierte Untersuchung der induzierten Immun- antwort die Kenntnis eines definierten Zielpeptids.

Aktivierung dendritischer Zellen

Dendritische Zellen erlangen nach Aktivierung ihre volle Kapazität zur T-Zell-Stimulation. In den bisher ver- öffentlichten klinischen Studien wurden jedoch überwiegend unstimulierte dendritische Zellen eingesetzt. In eini- gen wenigen Studien wurden dendritische Zellen in vitro mit Zytokinen oder monozytenkonditioniertem Me- dium ausgereift.

In laufenden Studien wird ein lösli- cher CD40-Ligand erprobt, der eben- falls 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 Gewe- be gewährleisten, ist Gegenstand der aktuellen Forschung.

A

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 dendriti- schen 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 Funkti- on als Effektoren der Immunantwort zu erfüllen . Dendritische Zellen, die im nichtaktivierten Zustand den Lymphknoten erreichen, bewirken eine T-Zell-Anergie oder T-Zell-Toleranz .

T-Lymphozyten

Schädigung

1

4 5

6 2 3

Aktivierte dendritische Zelle

Nichtaktivierte dendritische Zelle

Blutbahn

Gewebe

Lymphknoten Grafik 1

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Verabreichung der Vakzine

Unbekannt ist derzeit die optimale An- zahl der dendritischen Zellen, die für die Induktion einer Immunantwort benötigt wird. In den bisherigen Studien wurden zwischen 10⁵und 10⁸dendritische Zellen pro Vakzinierung eingesetzt. Es wurden auch unterschiedliche Applikationsrou- ten gewählt: Subkutan oder intrakutan gespritzte dendritische Zellen müssen für eine Interaktion mit T-Zellen in der Lage sein, einen drainierenden Lymph- knoten aufzusuchen; durch die direkte intranodale Injektion, zum Beispiel in einen Leistenlymphknoten, soll die Not- wendigkeit der Migration umgangen werden.

Intravenös verabreichte dendritische Zellen reichern sich zunächst im Kapil- largebiet der Lunge und der Leber an, bevor sie die Gelegenheit haben, lymphatisches Gewebe zu erreichen. Bei allen drei Applikationsarten sind Impfer- folge erzielt worden. Über welche Route, wie oft und in welchen Abständen vakzi- niert werden soll, wird weiter untersucht.

Monitoring der Immunantwort

Aufgabe des Immunmonitorings ist die qualitative und quantitative Charakteri- sierung 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 stehen- den Methoden optimal erfüllt. Das einzi- ge Verfahren, das eine Messung der Im- munantwort in vivo erlaubt, ist der Intra- kutantest (DTH-Reaktion). Dem Pati- enten wird vor und nach der Vakzinie- rung lösliches Tumorantigen intrakutan gespritzt. Die Größe der an der Injekti- onsstelle auftretenden Induration wird nach 48 Stunden gemessen. Die Haut wird dabei überwiegend durch T-Helfer- zellen und Monozyten infiltriert. Der ein- deutige Nachweis der Spezifität der T- Zellen kann jedoch nur durch eine Haut- biopsie und Isolierung der T-Zellen er- folgen. Neben diesem einfachen In-vivo- Test existieren einige In-vitro-Verfah- ren zur Detektion der sehr seltenen tu- morantigenspezifischen zytotoxischen T- Zellen im peripheren Blut. Ein funktio- neller Test ist die limiting dilution analy-

sis, bei der die Frequenz der zytotoxischen T-Zellen durch die spezifische Lyse von Zielzellen bestimmt wird. Die Not- wendigkeit 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 ELIS- POT-Assay dar, mit dem die Zytokin- Produktion einzelner T-Zellen nach An- tigenexposition bestimmt wird. Spezifi- sche T-Zellen mit einer Häufigkeit von circa 0,001 Prozent der gesamten T-Zell- population im peripheren Blut können detektiert werden. Eine Unterscheidung zwischen aktivierter zytotoxischer T-Zel- le 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 in- nerhalb weniger Stunden durchgeführt werden: Fluorochrommarkierte MHC- Tetramere mit gebundenem Peptid erlauben die Quantifizierung spezifischer T-Zellen durch Bindung an den T-ZelRe- zeptor. Die Funktionalität der T-Zellen kann durch die durchflusszytometrische

Messung intrazellulärer Zytokine in T- Zellen, die kurzzeitig in vitro mit Antigen stimuliert werden, erfasst werden.

Die Sensitivität dieser beiden Metho- den ist geringer als die des ELISPOT-As- say: Eine minimale T-Zell-Frequenz von circa 0,1 Prozent ist erforderlich. Die Aussagekraft der verschiedenen Metho- den im Hinblick auf die Qualität der durch die Vakzinierung induzierten Im- munantwort 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 aufbau- end auf eindrucksvollen Therapieerfol- gen in Tiermodellen wurde die Wirksam- keit von auf dendritischen Zellen basierenden Tumorvakzinen in klinischen Stu- dien untersucht: Die Tabelle fasst eine Auswahl veröffentlichter Studien zusam- men. Ein direkter Vergleich dieser Studi- en miteinander ist nicht zulässig, da sie sich bezüglich der Tumorerkrankung, 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-stimu- lierender Faktor (GM-CSF) generiert werden (a). Es folgt eine Beladung der dendritischen Zel- len mit Tumorantigenen (b) sowie deren Aktivierung (c), damit die dendritischen Zellen ihre T- Zell-stimulatorische Fähigkeit erlangen. Aus diesen Zellen besteht schließlich die Vakzine (d).

Der Erfolg wird am klinischen Ansprechen und der Induktion einer gegen den Tumor gerichte- ten 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 anti- genspezifischer T-Lymphozyten sowie die Erfassung der Funktionalität der T-Zellen anhand der Zytokinsynthese und lytischen Aktivität (Tabelle).

Antigen- spezifische:

• Hautreaktion (DTH)

• T-Zell-Aktivie- rung

• T-Zell-Frequenz Applikation:

• intra-/subkutan

• intranodal

• intravenös Frequenz Dosis Adjuvantien

• Monozyten- konditioniertes Medium

• Zytokinkombina- tionen

• CD40-Ligand

• CpG-DNA

• Peptide

• Tumor-RNA

• Tumor-DNA

• Tumorlysat

• Exosomen

• Apoptotische Tumorzellen

• Fusionszellen Alternativ:

• CD34⁺-Vorläufer- zellen

• flt3-Ligand-expan- dierte PBDC

Generierung von DC (a)

IL-4 + GM-CSF

Antigenpulsung

(b) Aktivierung

der DC (c) Vakzinierung

(d) „Immun-

Monitoring“ (e)

Monozyt Nichtaktivierte DC Aktivierte DC Grafik 2

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A

´ Tabelle ^C^´

Klinische Tumorvakzinierungsstudien mit dendritischen Zellen

Publikation/Jahr/Institut Tumor Antigen Dendritische Ergebnisse

Zellen Patientenzahl; Klinischer Verlauf*¹ Immunologische Antwort*² Hsu et al. (Nat Med 1996); B-Zell-Lymphom Immunglobulin-Idiotyp PBDC; 4 Patienten; 1 CR, 1 Mr, 2 SD;

Stanford University unreif 4 von 4 Patienten

Nestle et al. (Nat Med 1998); Melanom gp100, MART-1, MAGE-1 Mo-DC; 16 Patienten;2 CR, 3 PR, 1 MX;

Universität Zürich und -3, Tyrosinasepeptide, unreif 7 von 16 Patienten

autologes Tumorlysat

Murphy et al. (Prostate 1999); Prostatakarzinom PSMA-Peptid Mo-DC; 37 Patienten; 1 CR, 10 PR, 8 SD;

NW Hospital Seattle unreif 6 von 37 Patienten

Höltl et al. (J Urol 1999); Nierenzellkarzinom Autologes Tumorlysat Mo-DC; 4 Patienten;1 PR;

Universität Innsbruck ausgereift 4 von 4 Patienten

Lim et al. (Int J Cancer 1999); Multiples Myelom Immunglobulin-Idiotyp Mo-DC; 6 Patienten;5 SD;

University of Wales unreif 5 von 6 Patienten

Reichhardt et al. (Blood 1999); Multiples Myelom Immunglobulin-Idiotyp PBDC; 12 Patienten;nicht bewertbar;

Thurner et al. (J Exp Med 1999); Melanom MAGE-3-Peptid Mo-DC; 11 Patienten;6 MX;

Universität Erlangen ausgereift 8 von 11 Patienten

Burch et al. (Clin Cancer Res 2000); Prostatakarzinom PAP-GM-CSF-Fusionspeptid PBDC; 12 Patienten; 3 Abfall PSA > 50 %;

Mayo Clinic unreif 9 von 9 Patienten

Kugler et al. (Nat Med 2000); Nierenzellkarzinom Fusion autologer Tumorzellen Mo-DC; 17 Patienten; 4 CR, 2 PR, 1 MX;

Universität Göttingen mit allogenen Mo-DC ausgereift 11 von 17 Patienten

Mackensen et al. (Int J Cancer 2000); Melanom MAGE-1, Melan-A, gp 100, CD34-DC; 14 Patienten; 1 MR, 7 SD;

Universität Freiburg Tyrosinasepeptide ausgereift 5 von 14 Patienten

Schuler-Thurner et al. (J Immunol Melanom MAGE-3-Peptid Mo-DC; 8 Patienten; 1 SD;

2000); Universität Erlangen ausgereift 8 von 8 Patienten

Titzer et al. (Br J Haematol 2000); Multiples Myelom Immunglobulin-Idiotyp CD34-DC; 11 Patienten; 1 SD;

Universität Köln unreif 4 von 11 Patienten

Banchereau et al. (Cancer Res 2001); Melanom gp100, MART-1, MAGE-3, CD34-DC; 18 Patienten; 3 CR, 1 PR, 3 SD

Baylor Institute Dallas Tyrosinasepeptide unreif MR, 3; 16 von 18 Patienten

Fong et al. (PNAS 2001); Kolon- und CEA-Peptid flt3-Ligand-ex- 12 Patienten;2 CR, 2 SD, 1 MX;

Stanford University Bronchialkarzinom pandierte PBDC 7 von 12 Patienten

Fong et al. (J Immunol 2001); Prostatakarzinom Xenogenes PAP-Peptid PBDC; 21 Patienten;7 SD;

Geiger et al. (Cancer Res 2001); Solide pädiatrische Autologes Tumorzelllysat Mo-DC; 15 Patienten;1 PR, 5 SD;

University of Michigan Tumoren*³ unreif 4 von 8 Patienten

Schott et al. (J Clin Endocrin Met Medulläres Schild- Calcitonin und CEA-Peptide Mo-DC; 7 Patienten; 1 PR, 3 SD, 2 MX;

2001); Universität Düsseldorf drüsenkarzinom ausgereift 7 von 7 Patienten

Heiser et al. (J Clin Invest 2002); Prostatakarzinom PSA-codierende mRNA Mo-DC 13 Patienten; 1 MR;

Duke University 9 von 9 Patienten

Hernando et al. (Canc Imm Immun- Uterussarkom, Autologes Tumorzelllysat Mo-DC; 8 Patienten; 3 SD;

ther 2002); Universität Bonn Ovarialkarzinom ausgereift 2 von 8 Patienten

*¹Klinischer Verlauf: CR, komplette Remission (100 % Rückbildung aller Tumormanifestationen); PR, partielle Remission (> 50 % Tumorrückbildung länger 1 Monat); MR, geringe Remission (> 25 – 50 % Tu- morrückbildung > 1 Monat oder > 50 % Tumorrückbildung < 1 Monat); MX, mixed response (Regression einiger Metastasen, bei gleichzeitiger Progression anderer Metastasen); SD, stable disease.

*²Immunologische Antwort: Zellulär: antigenspezifische T-Zell-Proliferation, antigenspezifische DTH-Reaktion, antigenspezifische Zytokinfreisetzung, Frequenz antigenspezifischer T-Zellen, spezifische lyti- sche Aktivität gegen Tumorzellen; Humoral: antigenspezifische Antikörperproduktion.

*³Solide 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, Applikations- art 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 be- urteilt werden kann, in den Vordergrund.

Mehrere Vakzinierungsstudien mit dendritischen Zellen wurden bei Patien- ten mit metastasiertem Melanom durch- geführt. Für eine Immuntherapie dieses Tumors spricht das – wenn auch seltene – Auftreten von spontanen Tumorregres- sionen und die Identifizierung von tu- morantigenspezifischen zytotoxischen T- Zellen im Blut von Patienten mit Melan- om. Der Nachweis einer Induktion antigenspezifischer T-Zellen durch eine Vak- zinierung mit peptidgepulsten dendritischen Zellen gelang erstmals in der Stu- die von Thurner und Mitarbeitern (Ta- belle).

In derselben Studie wurde demon- striert, dass die Vakzinierung gegen ein- zelne Tumorantigene die Gefahr birgt,

„escape“-Varianten des Tumors zu er- zeugen: Aufgrund des Selektionsdrucks durch die Vakzinierung überleben dieje- nigen Tumorzellen, die das Antigen ver- loren haben, und bilden neue Tumoren.

Ergebnisse aus der Studie von Banche- reau und Mitarbeitern legen nahe, dass der simultane Einsatz mehrerer Tumor- antigene dieses Problem entschärfen und die Effektivität der Vakzinierung verbessern könnte. Auch für andere Tu- more sind antigene Epitope und dagegen gerichtete zytotoxische T-Zellen gefun- den worden. Ein Beispiel ist das Carci- noembryonale Antigen (CEA), welches unter anderem von gastrointestinalen Tumoren exprimiert wird und in gering- fügig modifizierter Form ein interessan- tes Zielantigen darstellt (Studie von Fong und Mitarbeitern; Tabelle). Grundsätz- lich besteht das Risiko, durch eine dendritische Zellvakzinierung Autoimmun- reaktionen 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 ver- besserter Effektivität der Vakzine ist jedoch nicht auszuschließen, dass uner- wünschte Autoimmunreaktionen auftreten.

Resümee

Die Immuntherapie von Malignomen mit dendritischen Zellen beabsichtigt, mithil- fe des körpereigenen Immunsystems Tu- moren 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 Zel- len mit einer Standardtherapie verglei- chen, noch aus. Die Datenlage reicht also nicht aus, um eine Empfehlung für diese neue und aufwendige Therapieform aus- sprechen zu können, berechtigt aber zu Optimismus. Patienten sollten daher nur in Studien in ausgewiesenen Zentren ein- geschlossen werden. Wichtig für die Ent- wicklung einer effizienten Tumorvakzine ist die Identifizierung geeigneter Tumor- antigene sowie die Generierung von dendritischen Zellen mit optimaler T-Zell-stimulatorischer Funktion. Weitere Fakto- ren stellen die Art der Verabreichung der Vakzine und der Einsatz von Adjuvantien und Zytokinen dar. Bisher wurden Pati- enten mit fortgeschrittener Tumorerkran- kung in Therapiestudien aufgenommen.

Bei diesen Patienten kann durch den Tu- mor oder die vorausgegangene Therapie eine Beeinträchtigung des Immunsy- stems vorliegen. Es liegt nahe, dass Pati- enten mit geringer Tumorlast, zum Bei- spiel nach primär kurativer Tumorresek- tion, von einer Immuntherapie am mei- sten profitieren könnten. Bis sich in der Krebsbehandlung die Vakzinierung mit dendritischen Zellen im Rahmen der Im- muntherapie als vierte Säule neben Ope- ration, Bestrahlung und Chemotherapie etablieren kann, bedarf es weiterer Grundlagenforschung und kontrollierter klinischer Studien.

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 For- schungsgemeinschaft (EN 169/7-1 und Emmy-Noether-Pro- gramm 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.

Manuskript eingereicht: 22. 3. 2002, revidierte Fassung an- genommen: 17. 6. 2002

❚Zitierweise dieses Beitrags:

Dtsch Arztebl 2002; 99:A 2408–2416 [Heft 37]

Literatur

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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: endres@lmu.de