Tumorantigen-gepulste dendritische Zellen zur Steigerung der Zytotoxizität immunologischer Effektorzellen bei Tumoren des gastroenteropankreatischen Systems
Creators: name: Märten, Angela
Publisher: name: Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I
Year: 2000
Subjects: subject: Immuntherapie
subject: Gastrointestinale Tumore
subject: Dendritische Zellen
subject: CIITA
subject: Immunotherapy
subject: colorectal cancer
subject: dendritic cells
subject: 570 Biowissenschaften, Biologie
subject: 32 Biologie
subject: XH 7100

description: Die Rationale für immuntherapeutische Ansätze zur Behandlung maligner Neoplasien geht davon aus, daß Tumore über spezifische Tumorantigene verfügen. Dendritische Zellen als die wichtigsten antigenpräsentierenden Zellen sind in der Lage, Tumorantigene naiven T-Zellen zu präsentieren und spezifische zytotoxische T-Zellen zu stimulieren. In der vorliegenden Arbeit wurden dendritische Zellen durch Stimulation mit Interleukin-4 (IL-4) und Granulozyten/ Makrophagen Koloniestimulierender Faktor (GM-CSF) aus peripheren mononukleären Blutzellen gesunder Spender und an Tumoren des gastroenteropankreatischen Systems erkrankter Patienten generiert. Mit den dendritischen Zellen cokultivierte immunologische Effektorzellen (Zytokin-induzierte Killerzellen, CIK-Zellen) wurden im Zytotoxizitätstest gegen kolorektale und pankreatische Karzinomzellen eingesetzt. CIK-Zellen sind zytototoxische Zellen, die durch Stimulation mit Zytokinen aus peripheren Blutlymphozyten erzeugt werden. Durch die Cokultivierung der Effektorzellen mit dendritischen Zellen konnte eine signifikante Steigerung der unspezifischen zytotoxischen Wirkung der CIK-Zellen bewirkt werden. Zur Steigerung der spezifischen Zytotoxizität wurden dendritische Zellen mit dem Gesamtprotein der tumor-assoziierten Antigene cancer associated antigen (CA 19-9) und carcinoembryonic antigen (CEA) gepulst. Effektorzellen zeigten nach der Cokultur mit gepulsten dendritischen Zellen zytotoxische Wirkung gegen Targetzellen, die das zum Pulsen verwendete Tumorantigen auf der Zelloberfläche exprimieren. Die Antigenspezifität der zytotoxischen Wirkung konnte durch eine signifikant verminderte Zellyse nach Blockade des Tumorantigens auf den Targetzellen belegt werden. Erstmals beschrieben ist hier das Pulsen dendritischer Zellen mit sowohl autologen als auch allogenen Seren von Patienten mit erhöhten Tumormarkerspiegeln. Eine Kultivierung dendritischer Zellen in tumormarkerhaltigem Serum bewirkte dosisabhängig eine verstärkte zytotoxische Wirkung cokultivierter Effektorzellen gegen Tumorzellen. Die verstärkte Zellyse zeigte sich unabhängig vom allogenem oder autologem Charakter des Serums. Der immunstimulierende Effekt des Patientenserums konnte durch eine vorhergehende Hitzeinaktivierung des Serums neutralisiert werden. Die höchsten Zellysen wurden durch eine Kultivierung dendritischer Zellen in tumormarkerhaltigem Serum und zusätzlichem Pulsen mit exogenem Tumorantigen erreicht. Unte rsuchungen an komplett autologen Systemen reproduzierten die an Zellkulturen erhobenen Befunde. Hierfür wurden erfolgreich Primärkulturen kolorektaler Tumore etabliert. Aus dem Blut von Tumorpatienten wurden dendritische Zellen generiert, die mit autologem Serum kultiviert wurden. Die cokultivierten autologen Effektorzellen erwiesen sich im Zytotoxizitätstest gegen autologe Tumorzellen als zytotoxisch. Die Cokultivierung der Effektorzellen mit den dendritischen Zellen bewirkte bei beiden Zellpopulationen Veränderungen. Dendritische Zellen zeigten nach der Cokultur eine verstärkte Expression antigenpräsentierender und costimulatorischer Moleküle. Bei den CIK-Zellen kam es zu einem Anstieg der Proliferationsrate. Bei Untersuchungen zur Antigenspezifität von T-Zellrezeptoren konnte vermehrt antigenspezifischer T-Zellrezeptor nachgewiesen werden. Des weiteren stieg das Verhältnis zwischen zytotoxischen T-Zellen und T-Helferzellen zugunsten der zytotoxischen T-Zellen. In ELISpot-Untersuchungen wurde eine Zunahme Interferon-gamma sezernierender CIK-Zellen nachgewiesen. Dendritische Zellen ließen sich erfolgreich mit inaktiviertem Adenovirus, an das kovalent Poly-L-Lysin gekoppelt ist, transfizieren. Die für den adenoviralen Gentransfer benötigten Oberflächenstrukturen konnten auf dendritischen Zellen nachgewiesen werden. Zur Verbesserung der Zytotoxizität wurden dendritische Zellen erfolgreich mit dem Gen für den Transaktivator CIITA transfiziert. CIITA- transfizierte dendritische Zellen exprimierten vermehrt MHC Klasse II-Moleküle. Die transduzierten dendritischen Zellen induzierten bei cokultivierten Effektorzellen eine erhöhte unspezifische Zytotoxizität. Mit Tumorantigen gepulste dendritische Zellen können bei der Entwicklung immuntherapeutischer Protokolle bei malignen Neoplasien von Bedeutung sein.
description: The immunotherapeutic approach against malignant neoplasias appreciates that tumours encode tumour rejection antigens, that enable them to induce protective immunity. Dendritic cells are major antigen-presenting cells and are able to present tumour antigens to naive T-cells and stimulate cytotoxic T-cells in a specific manner. In the present graduation-manuscript dendritic cells were generated in the presence of Interleukin-4 and granulocyte/macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) from peripheral mononuclear blood cells of healthy donors and tumour- patients. Immunological effector cells termed cytokine- induced killer cells (CIK cells) were co-cultured with dendritic cells and tested for their cytotoxic capacity against colorectal and pancreatic cancer cell-lines in a LDH-release assay. CIK cells are cytotoxic lymphocytes generated by incubation of peripheral blood lymphocytes with different cytokines. Co-culture of effector cells with dendritic cells led to a significant increase of the cytotoxic effect of CIK cells. For a further increase of specific cytotoxicity dendritic cells were pulsed with total protein of the tumour-associated antigens cancer associated antigen CA 19-9 and carcinoembryonic antigen (CEA). Co-cultured effector cells showed an increase in cytotoxicity against tumour-antigen expressing target cells, after co-culture with pulsed dendritic cells. The specificity of the cytotoxic effect could be shown by blocking the tumour-antigens with a monoclonal antibody. Autologous and allogenec untreated serums from patients with elevated tumour-marker levels were also used for pulsing of dendritic cells. Similar to the results when using total protein for pulsing, a cultivation in serum of patients with elevated tumour marker levels caused an intensified cytotoxic effect of effector cells against tumour cells in a dose-dependent manner. The intensified cytotoxicity was seen independent of the allogenec or autologous character of the serum. The immuno-stimulating effect of the patient serum could be neutralized by preceding heat inactivating. The highest cytotoxicity was achieved by a cultivation of dendritic cells in serum from patients with elevated tumour marker levels and additional pulsing with exogenous tumour antigen. Experiments with completely autologous systems reproduced the results made with cell-lines. Primary cultures of colorectal tumours were established. Dendritic cells were generated from the blood of tumour patients and were cultivated in autologous serum. Co-cultured autologous effector cells showed cytotoxicity when used against autologous tumour cells. Co-culturing of effector cells with dendritic cells caused modifications at both cell populations. Dendritic cells showed an increase expression of antigen-presenting and co-stimulatory molecules. CIK cells showed a higher proliferation-rate when co-cultured. They express more antigen-specific T-cell receptor, and the cytotoxic T-cells to T-helper cells ratio increased. ELISpot-assays showed an increase of interferon gamma producing cells. Dendritic cells were successfully transduced by using an inactivated adenovirus, which covalently binds poly-L- lysine. Dendritic cells express the molecules that enables adenoviral gene delivery on their surface. For the improvement of cytotoxicity dendritic cells were transduced with the gene encoding for the transactivator CIITA. CIITA transduced dendritic cells increases expression of MHC class II molecules. Cytotoxicity experiments with transduced dendritic cells resulted in an increased induction of non-specific cytolysis from co-cultured effector cells. DC pulsed with tumour-antigens may have a major impact on immunotherapeutic protocols for cancer patients.