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Es wurde festgestellt, dass die vorübergehende Zell-in-Zell-Bildung von Tumorzellen eine Resistenz gegen die Immuntherapie aufbaut


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In einer kürzlich veröffentlichten Studie in der eLife In der Fachzeitschrift zeigten Forscher, dass Tumorzellen einer Immuntherapie entgehen, indem sie einzigartige vorübergehende Zell-in-Zell-Strukturen erzeugen, die gegen Chemotherapie und Zerstörung durch T-Zellen resistent sind.

Studie: Vorübergehende Zell-in-Zell-Bildung liegt dem Tumorrückfall und der Resistenz gegen Immuntherapie zugrunde.  Bildnachweis: CI Photos/Shutterstock
Lernen: Eine vorübergehende Zell-in-Zell-Bildung liegt einem Tumorrückfall und einer Immuntherapieresistenz zugrunde. Bildnachweis: CI Photos/Shutterstock

Hintergrund

Trotz einiger bemerkenswerter Erfolgsgeschichten funktionieren Krebsimmuntherapien, die das körpereigene Immunsystem zur Krebsbekämpfung nutzen, bei vielen Patienten nicht mehr. Es ist unklar, warum dies geschieht, aber die Art und Weise, wie das Immunsystem Krebszellen angreift, könnte bei diesem Phänomen eine Rolle spielen.

Immuntherapien aktivieren spezialisierte Killer-T-Zellen, die die Immunantwort gegen Tumore auslösen. Diese Zellen können Krebszellen identifizieren und giftige Körnchen durch ihre Membranen injizieren, um sie abzutöten. Killer-T-Zellen sind jedoch nicht immer wirksam, da Krebszellen von Natur aus gut darin sind, einer Entdeckung zu entgehen. Während der Behandlung neigen ihre Gene dazu, zu mutieren, was ihnen neue Möglichkeiten eröffnet, dem menschlichen Immunsystem zu entgehen.

Interessanterweise fanden Wissenschaftler bei der Analyse von Tumorzellgenen heraus, dass viele dieser Gene von T-Zellen erkannte Proteine ​​kodieren, die sich nicht wesentlich verändern, was darauf hindeutet, dass die Resistenz von Tumoren gegen die Immunität möglicherweise eher physischer als genetischer Natur ist.

Über die Studie

In der vorliegenden Studie untersuchten die Forscher ausführlich Tumorrückfälle anhand eines Mausmodells, bei dem Tumore nach ihrer vollständigen Rückbildung wieder auftraten. Sie verwendeten eine Kombination aus Adjuvans für dendritische Zellen und tumorbindenden Antikörpern, um eine hochwirksame T-Zell-Immunität hervorzurufen. Eine Variante dieser Therapie wird derzeit in einer multizentrischen Phase-I-Studie getestet. In mehreren Mausmodellen beseitigte die behandlungsinduzierte T-Zell-abhängige Immunität etablierte Tumoren vollständig. Allerdings entwickelten nach ca. 10 Tagen fast 50 % der Mäuse wiederkehrende Tumoren, die gegen nachfolgende Behandlungen resistent waren.

Die Forscher behandelten Melanom-tragende Mäuse mit Milz-CD8+-T-Zellen, die T-Zell-Rezeptoren (TCRs) gegen gp100- oder TRP2-Melanomantigene exprimieren. Beachten Sie, dass das Antigen Glykoprotein 100 (gp100) in fast 61 % der Melanome exprimiert wird, gefolgt vom Tyrosinase-verwandten Protein 2 (TRP2). Darüber hinaus testete das Team, ob diese tumorinfiltrierenden T-Zellen (TIL) aktiv waren. Zu diesem Zweck übertrugen sie sie in naive Mäuse und forderten sie mit Tumorzellen heraus. Darüber hinaus untersuchten sie Veränderungen der Immunogenität resistenter Zelllinien über die gp100- und TRP2-Expression hinaus.

Das Team etablierte vier Zelllinien von B16F10, die nach einer Immuntherapie einen Tumorrückfall aufwiesen, um ihre Neoantigen-Position im Vergleich zu B16F10 von unbehandelten Mäusen zu analysieren und führte eine Gesamtexomanalyse (WES) durch. Um die Relevanz ihrer Ergebnisse für den Menschen zu bewerten, zeichneten die Forscher die Neoantigenlast auf bei Patienten mit rezidiviertem nicht-kleinzelligem Karzinom und Melanom nach Behandlung mit Checkpoint-Blockade festgestellt.

Die Forscher verdauten außerdem behandelte Tumore enzymatisch und sortierten die lebenden Melanomzellen mithilfe der Transmissionselektronenmikroskopie (TEM). Um sicherzustellen, dass die im TEM sichtbaren Zellstrukturen nicht durch das Isolierungsverfahren entstanden sind, analysierten die Forscher auch histologische Schnitte von Tumoren, deren Kerne und Zellmembranen fluoreszierend markiert waren. Schließlich verglichen die Forscher die Lebensfähigkeit und Apoptoseraten einzelner Tumorzellen mit denen von Zelle-in-Zelle und welche Signalkaskade die Zell-in-Zelle-Strukturen steuerte.

Studienergebnisse

Die Forscher machten in der aktuellen Studie mehrere wichtige Beobachtungen. Erstens überlebten Tumorzellen die Immuntherapie, indem sie sich in einer vorübergehenden Zell-in-Zell-Formation organisierten. Zweitens waren die parentalen B16F10-Zelllinien und ihre Derivate, die nach der Abtötung der T-Zellen entstanden waren, ähnlich anfällig für die Abtötung der T-Zellen. Zusammengenommen legen diese Ergebnisse nahe, dass vorübergehende In-vivo-Mechanismen die Resistenz rezidivierender Tumoren bestimmen. Die Analyse der Ribonukleinsäuresequenzierung (RNAseq) zeigte auch, dass alle etablierten Zelllinien innerhalb ähnlicher Hauptkomponenten gruppiert waren. Im Gegensatz dazu war das Expressionsprofil von TEM-sortierten Tumorzellen aus mit Immuntherapie behandelten Mäusen deutlich unterschiedlich.

Bemerkenswerterweise sezernierten Proteine, die überwiegend auf der Membran von Interferon-gamma (IFNγ)-aktivierten T-Zellen exprimiert werden, Granula, die die Zell-in-Zelle-Bildung vermittelten. Die T-Zell-vermittelte Zell-in-Zell-Bildung wurde somit durch die Signaltransduktion „Signal Transducer and Activator of Transcription 3“ (STAT3) und „Early Growth Response 1“ (EGR1) gesteuert. Konfokale Analysen zeigten, dass die meisten Tumorzellen in Konstellationen aus vielen Kernen organisiert sind, die von einer einzigen Plasmamembran umgeben sind. TEM-Bilder zeigten auch eine einzigartige Trennung der Plasmamembranen und Zytosole der beiden Zellen. Mit einer Immuntherapie behandelte Tumoren zeigten eine erhöhte Prävalenz solcher Zellstrukturen, insbesondere an Stellen, an denen eine Apoptose der Tumorzellen auftrat. Die Hemmung dieser Faktoren vor der Immuntherapie könnte deren therapeutische Wirksamkeit deutlich verbessern.

Schlussfolgerungen

Insgesamt zeigte die aktuelle Studie eine erhebliche Einschränkung der aktuellen Immuntherapie auf. Es enthüllte einen bisher unbekannten Resistenzmechanismus, der es Tumorzellen ermöglichte, die immunvermittelte Abtötung zu ertragen, ohne ihre Immunogenität zu beeinträchtigen.

Die Studie beschrieb einen neuartigen Mechanismus der Resistenz gegen die Immun-Checkpoint-Blockade mit erheblichen Auswirkungen auf die Krebsimmuntherapie, die sich auch auf andere bösartige Erkrankungen erstrecken könnte. Gutwillig et al. Anhand mehrerer Maustumormodelle konnte gezeigt werden, dass sich Tumorzellen bei einem Angriff des Immunsystems neu organisieren, indem sie sich ineinander verstecken und so unter viele Schichten der Zellmembran gelangen. Zu diesem Zeitpunkt könnten Killer-T-Zellen die äußere Zelle identifizieren und mit toxischen Körnchen injizieren, aber sie können die Zellen im Inneren nicht erreichen. Gutwillig et al. identifizierte einige der Signale, die Killer-T-Zellen freisetzen und Krebszellen erkennen, und zeigte, dass ihre Blockierung dazu führen könnte, dass sich Krebszellen nicht mehr verstecken und die Immuntherapie wirksamer wird. Dieser neuartige Ansatz könnte die zukünftige Forschung beeinflussen und dabei helfen, neue Krebstherapien zu entwickeln oder bestehende Behandlungen zu verbessern.

Referenz:

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Daniel Wom

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