Gruppe Groettrup

Forschungsprojekte

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Entwicklung einer Immuntherapie gegen das Prostatakarzinom

Das Prostatakarzinom (CaP) ist ein sich stetig verschärfendes Gesundheitsproblem. Durch die Erhöhung der Lebenserwartung und intensivierte klinische Überwachung ist CaP inzwischen die am häufigsten diagnostizierte Krebsart und die zweithäufigste durch Krebs bedingte Todesursache bei Männern in den westlichen Industrieländern. Die Wahrscheinlichkeit der Erkrankung liegt bei 10% und das Risiko, durch CaP zu sterben, bei 3% d.h. circa 40'000 Männer sterben in Europa jedes Jahr an CaP.
Wenn das Karzinom metastasiert hat, kann es in den meisten Fällen für mehrere Monate durch Hormonentzugstherapie in seinem Wachstum unterdrückt werden, aber fast immer entwickeln sich nach 1-2 Jahren Tumoren, deren Wachstum nicht mehr von den männlichen Geschlechtshormonen abhängt. Für diese hormonrefraktären und metastasierenden CaPs gibt es derzeit keine wirkungsvolle Therapie, und selbst die neuesten Errungenschaften in der Chemoterapie haben nur geringe lebensverlängernde Wirkung.
Aus diesem Grund arbeiten wir seit sieben Jahren an der Entwicklung einer Immuntherapie gegen CaP. Ziel der Immuntherapie ist es, die patienteneigene Immunabwehr gegen das Karzinom gezielt zu stärken, so dass sogenannte "T Killerzellen" die Tumorzellen besser erkennen und abtöten können. Vorteile der Immuntherapie ist ihre hohe Spezifität für die Tumorzellen, welche mit sehr geringen Nebenwirkungen einhergeht. Ein weiterer Vorteil ist, dass Immunzellen den ganzen Körper patroullieren, und so auch entlegene Metastasen auffinden und beseitigen können. Immuntherapien befinden sich derzeit in der Erprobungsphase, allerdings müssen die Verfahren noch verbessert werden, damit genügend starke Immunantworten in den Patienten hervorgerufen werden können. Bisher sind Erfolge in der Immuntherapie noch auf eine kleine Minderheit der Patienten beschränkt.
In Zusammenarbeit mit den Kliniken für Onkologie und Urologie am Kantonsspital St. Gallen haben wir eine klinische Phase I Studie durchgeführt, die darauf beruhte, dass Dendritische Zellen (DC) aus dem Blut von Patienten gezüchtet wurden, die dann mit Tumorantigenen beladen wurden und den Patienten zurückgegeben wurden. Mit diesem Verfahren konnten wir bei einigen Patienten Immunantworten gegen Tumorantigene hervorrufen und das Fortschreiten der Krankheit aufhalten oder verlangsamen. Allerdings ist die Züchtung der DC sehr personalaufwendig und teuer, so dass ein Einsatz im grossen Massstab in der Klinik eher unwahrscheinlich ist.
Hier am BITg verfolgen wir eine neue Strategie, wie Tumorantigene so verabreicht werden können, dass sie nach Injektion unter die Haut von DC aufgenommen werden. Eine aufwendige Kultivierung der DC erübrigt sich bei diesem Verfahren. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Pharmazeutische Wissenschaften der ETH Zürich (PD Dr. Bruno Gander) entwickeln wir Verfahren, wie Tumorantigene zusammen mit DC Reifungsstimuli und Chemokinen in biologisch abbaubare Mikrosphären aus poly(D,L-lactide-co-glycolide) (PLGA) eingeschlossen werden können (Abb. 2).



Die DC wandern nach Aufnahme der Mikrosphären (Abb. 3) in die Lymphknoten (siehe Projekte der Gruppe Legler), wo sie die T Lymphozyten stimulieren für Ihren Kampf gegen den Tumor. Wir konnten bereits nachweisen, dass die Aufnahme der Mikrosphären die biologischen Eigenschaften der DC nicht beeinträchtigt, und dass eingeschlossene Antigene über mehrere Tage sowohl auf MHC Klasse I als auch MHC Klasse II präsentiert werden.



Ein zweites Ziel unserer Forschung ist die Identifizierung neuer Zielantigene für die Immuntherapie beim Prostatakarzinom. Bisher werden vor allem Selbst-antigene der Prostata verwendet, die auch im Tumorgewebe vorkommen. Wir wollen am BITg neue CaP Antigene suchen, indem wir die Antigenspezifität der T Killerzellen nutzen, um die Tumorantigene zu identifizieren.

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Die Biochemie und Funktion von FAT10 - ein MHC-codiertes und Zytokin-induzierbares Ubiquitin-ähnliches Protein

FAT10 (HLA-F-assoziiertes Transkript 10) wurde beim Sequenzieren des humanen MHC Klasse I Locus identifiziert und gehört zur Familie der Ubiquitin-ähnlichen-modifizierenden Enzyme. FAT10 ist ein 18 kDa grosses Protein, das aus zwei Ubiquitin-ähnlichen Domänen besteht, die durch einen kurzen Linker miteinander verbunden sind.

Obwohl ursprünglich beschrieben war, dass FAT10 nur in dendritischen Zellen und reifen B Zellen exprimiert wird, kann die Expression auch synergistisch in anderen Zelltypen durch die pro-inflammatorischen Zytokine Interferon-γ und TNF-α induziert werden. Interessanterweise führt die FAT10 Expression innerhalb von 2 Tagen zum Zelltod durch Apoptose. Des Weiteren wird FAT10 verstärkt in manchen Krebstypen wie z.B. Darm- und Leberkrebs nachgewiesen, wo es vermutlich durch die verstärkte Interferon-γ und TNF-α Produktion des Tumor-umgebenden Gewebes induziert wird. Ausserdem spielt FAT10 z.B. eine Rolle bei der Regulation der Chromosomenstabilität bei der Zellteilung, wobei eine verstärkte FAT10 Expression hier zu inkorrekter Chromosomenverteilung bei der Zellteilung führt und somit ebenfalls zu Krebsentstehung beiträgt. FAT10 wird wie Ubiquitin über sein C-terminales Diglycin Motiv an Substrate konjugiert, die in der Folge im Proteasom oder in Aggresomen über Autophagie abgebaut werden. Unsere momentane Forschungsarbeit konzentriert sich auf die Identifizierung der an der FAT10-Konjugation beteiligten Enzyme sowie auf die Identifizierung von Substraten mit dem Ziel, mehr Information über die Rolle von FAT10 z.B. bei der Krebsentstehung, Apoptose und Autophagie zu erfahren.