Die Arbeitsgruppe Tumorimmunologie unter der Leitung von Prof. Dr. med. Dirk Jäger beschäftigt sich mit den Wechselwirkungen zwischen Tumorzellen und dem Immunsystem. Um die prognostische Relevanz verschiedener "Immun-Parameter" auf das Überleben der Patienten zu bestimmen, vor allem auch bezüglich des Ansprechens auf laufende Therapien, liegt der wissenschaftliche Schwerpunkt auf der systematischen Analyse von Tumor-infiltrierenden Immunzellen, Genexpressionsprofilen von z.B. Tumor-assoziierten Antigenen (TAA) und Zytokinen bei soliden Tumoren in Verbindung mit der Analyse humoraler und zellulärer Immunantworten gegen spezifische TAA. Dank eines automatischen Hochdurchsatzverfahrens zum Färben, Scannen und Auswerten von Gewebeschnitten können wir mittlerweile präzise Tumor-infiltrierende Immunzellen quantifizieren und lokalisieren. Die Verwendung von Multiplex Assays (Luminex) erlaubt uns einerseits, TAA spezifische Antikörperantworten im Serum der Patienten zu messen und andererseits anhand von Gewebeproben einen detaillierten Einblick in das Zytokin- und Chemokinmilieu in der Tumormikroumgebung zu erhalten.
Diese Erkenntnisse können zusammen mit zellulären Immunantworten im peripheren Blut in einen Zusammenhang gebracht werden, um klinisch relevante Parameter zu identifizieren. Das Ziel der Arbeitsgruppe ist, herauszufinden, welche der entdeckten und untersuchten Immunparameter welche Aussagekraft haben. Mithilfe dieser Erkenntnisse sollen langfristig neue individualisierte Therapiestrategien entwickelt werden.

Die Gruppe arbeitet an folgenden Projekten:

1. Identifizierung und Charakterisierung von Tumor-assoziierten Antigenen (tumor associated antigens, TAAs)
2. der Charakterisierung spontaner humoraler Immunantworten gegen diese TAA
3. die Analyse der klinischen Bedeutung von lokalen Immunzellen im Tumorbett

1. Identifizierung und Charakterisierung von Tumor-assoziierten Antigenen (tumor associated antigens, TAAs) in soliden Tumoren

Brustkrebs ist in den Vereinigten Staaten und in Europa nach Lungenkrebs die zweithäufigste Todesursache durch Krebs. So gibt es ein klares Bedürfnis, neue Zielmoleküle für die Entwicklung von neuartigen therapeutischen Ansätzen zu definieren. Für Antigen-spezifische immuntherapeutische Strategien bei Krebserkrankungen, sowohl Zell-vermittelt als auch auf Antikörper basierend, ist es wichtig, vorab die Zielantigene zu indentifizieren. Diese sollten möglichst spezifisch für den Tumor sein. Mittels der SEREX Technik wurden solche Antigene identifiziert. Dabei wurde unter anderen auch bei Brustkrebs ein neues als NY-BR-1 bezeichnetes Tumorantigen entdeckt. Durch PCR-Analysen zeigte sich, dass NY-BR-1 im normalen Brustgewebe, Hoden und gelegentlich im  Prostata-Gewebe, aber nicht in anderen normalen Geweben nachgewiesen werden kann. Wichtig ist dabei, dass NY-BR-1 in >70 % der primären Brusttumoren nachgewiesen werden kann und auch in Brustkrebsmetastasen gefunden wird (Seil u. a. 2007). NY-BR-1 verursacht spontane humorale Immunantworten, die bei etwa 7 % von Brustkrebs-Patienten beobachtet werden (Seil u. a. 2007). Derzeit wird NY-BR-1 weiter charakterisiert sowie weitere TAA identifiziert und evaluiert für klinisch-therapeutische Konzepte.

1.2. Identifizierung und Charakterisierung neuer anti-apoptotischer Tumor-assoziierter Antigene bei malignen Melanom und Bauchspeicheldrüsenkrebs für immuntherapeutische Ansätze

Die Identifizierung, Charakterisierung und Analyse von passenden Zielproteinen ist eine Vorbedingung für die Entwicklung von neuen immuntherapeutischen Strategien für die Behandlung von Tumorerkrankungen. Mehr als 200 anti-apoptotische Proteine bei malignem Melanom und Bauchspeicheldrüsenkrebs wurden in funktionellen Untersuchungen (im Modellorganismus Hefe) identifiziert. Rund 80 Gene sind nach der Verwendung von strikten Selektionskriterien nun von Interesse und werden derzeit untersucht. Immunogene Proteine werden als mögliche Zielstrukturen für immuntherapeutische Verfahren weiter charakterisiert werden (biochemische und funktionelle Charakterisierung).

2 Diagnostische und prognostische Relevanz von Tumor-assoziierten Antigenen und spontanen humoralen Immunantworten

Autoantikörper sind ein Kennzeichen von Autoimmunität und stellen ein einfach zu messendes Surrogat für die adaptive Immunantwort dar. Bei Tumorerkrankungen kommt es mitunter zur Bildung von spezifischen Antikörpern gegen Tumor-assoziierte Antigene. Um diese Bestimmung von Antikörperantworten zu optimieren, wurde ein Verfahren entwickelt, bei dem in einer einzigen Serumprobe eines Patienten Antikörperantworten gegen über 25 Antigene gleichzeitig gemessen werden können. Diese Multiplextechnologie wird derzeit eingesetzt, um die klinische Bedeutung von Antikörperantworten gegen Tumor-assoziierte Antigene bei Patienten mit malignem Melanom zu untersuchen.
Das maligne Melanom ist trotz verbesserter Früherkennung immer noch eine tödliche Erkrankung. Das Auftreten von Metastasen ist immer noch mit einer sehr ungünstigen Prognose verbunden. Treten jedoch Autoantikörper gegen Strukturproteine unter der Therapie mit Interferon auf, ist dies mit einer besseren Prognose verbunden (Gogas et al. 2006 und Kritik der Untersuchung durch Bouwhuis et al. 2009). Über das Auftreten von Autoantikörpern gegen Tumor-assoziierte Antigene hingegen gibt es bisher keine Untersuchungsergebnisse. Basierend auf einer speziellen Multiplextechnologie (Waterboer et al. 2005, Waterboer et al. 2006) wurde nun in einem speziellen Versuchsaufbau, ein Assay, entwickelt, der die Analyse von Serumproben im Hochdurchsatzverfahren ermöglicht (Figure 1). Im Augenblick werden Serumproben von Patienten mit malignem Melanom, aber auch von anderen Patienten mit anderen Tumorerkrankungen untersucht.

3.1 Lokalisation und Dichte von Immunzellen bei Patienten mit metastasiertem Darmkrebs

Die prognostische Rolle von Tumor-infiltrierenden Lymphozyten (TILs) wurde bei verschiedenen Tumorentitäten gezeigt. Eine hohe Dichte von bestimmten Immunzellen ist dabei mit einer besseren Prognose verknüpft (Galon et al. 2006, Zhang et al. 2003). Die molekularen Mechanismen hinter diesem Phänomen sind noch nicht aufgeklärt und die immunologischen Zusammenhänge im Tumorgewebe bedürfen weiterer Untersuchungen.
Die differenzierte Analyse des Mikromilieus der beteiligten Immunzellen sowie der Signalmoleküle ermöglichen einen ersten Schritt im besseren Verständnis der beteiligten zellulären Mechanismen. Spezielle Verfahren zur Visualisierung dieser Mikroumgebung, die auf automatisierter Mikroskopie basieren, wurden entwickelt (siehe Bild 2). Mit dieser objektiven Methodik und in Kombination mit weiteren Techniken gelingt die hochaufgelöste Analyse verschiedener zellulärer Kompartimente (siehe Bild 3). Dabei konnte gezeigt werden, dass nur ein Teil der Lymphozytenpopulationen eine wichtige Rolle im Tumor spielt und darüber hinaus noch ein Zusammenhang mit der Zelldichte und dem Erfolg der Chemotherapie zu beobachten ist.

Prof. Dr. med. Dirk Jäger
Abteilung Medizinische Onkologie
Nationales Centrum für Tumorerkrankungen (NCT)
Im Neuenheimer Feld 350
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Laborkoordination
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