Vorlesung 8: Immuntherapie gegen Krebs

Question 1

Wie wirkt sich eine Entzündung in der Nähe eines Tumors auf diesen aus?

Welcher Versuch wurde deshalb schon früh unternommen um einen Tumor zu heilen?

Answer 1

Wilhelm Busch: Bei einer Entzündung kann ein Tumor anfangen zu schrumpfen

• Coley: Injektion von Bakterienextrakten in Tumore (Coley’s Toxin)
• Und Injektion von IL-2 (Hat aber starke Nebenwirkungen)

Question 2

Moderne Immunologische Behandlungen basieren auf welchen zwei Ansätzen?

Answer 2

CAR-T-Zellen: Chimäre Antigen Rezeptoren

Checkpoint-Inhibitoren (Sind Ak die bestimmte immunologische Checkpoints außer Kraft setzen) -> Verstärken körpereigene T-Zellen

Question 3

Was sind Immunologische Checkpoints?

Was sind zwei wichtige Checkpoints?

Answer 3

Kontrollstellen um zelluläre immun Aktivität zu drosseln (Analog zur Vermeidung von Autoimmunerkrankungen)

• PD-1
• CTLA-4

Question 4

Wofür steht PD-1?

Wofür steht CTLA-4?

Answer 4

Programmed cell death-1

Cytotoxic T-Lymphocyte Antigen-4

Question 5

Welches Problem existiert wenn eine Tumorzelle den PD-1 Liganden exprimiert?

Answer 5

Eine aktivierte T-Zelle mit PD-1 Rezeptor kann in kontrollierten Zelltod überführt werden

Question 6

Was sind MDSC?

Zu was werden sie?

Wie wirken sie?

Answer 6

Myeloische Suppressorzellen (D steht für derived)

Sind unreife Zellen myeloischen Ursprungs

• > Aus diesen können Makrophagen oder Granulocyten entstehen
• > Können Immunreaktionen negativ beeinflussen (Immunsuppressiv)

Question 7

Was passiert wenn man CTLA-4 mit Ak blockiert?

Was passiert wenn man PD-1 mit Ak blockiert?

Answer 7

CTLA-4 mit Ak blockiert -> Kein negatives (hemmendes) Signal

PD-1 mit Ak blockiert -> Keine Apoptose

Question 8

Bei Melanomen wurden Ak gegen PD-1 Rezeptoren und CTLA-4 Rezeptoren getestet

• > Was ist die Idee?
• > Was sind die UAW?

Answer 8

Blockiere PD-1 und/oder CTLA-4 mit Ak -> Hyperaktive T-Zellen die Tumor angreifen

Problem: Sehr reaktive T-Zellen verursachen starke Immunreaktion

• > Auch Autoantikörperbildung
• > Zweistellige Todesrate in Studien

Question 9

Werden PD-1 Ak und CTLA-4 Ak einzeln eingesetzt oder als Kombipräparat?

Woran kann die Heilung eines Melanoms durch diese Ak beobachtet werden?

Answer 9

Kombipräparat

Es bildet sich Vitiligo aus: Entfärbung der Haut durch Zerstörung der Pigmentzellen

Question 10

CTLA-4 wird auf Hypophysenzellen exprimiert

-> Was passiert wenn dies durch Ak gehemmt wird?

Answer 10

Es kann lokal zu einer Komplementaktivierung kommen

-> Führt zu einer Entzündung (Hypophyse ist im Gehirn) im Gehirn

Question 11

Zu was kommt es im Darm wenn die T-Zell Aktivität stark erhöht ist?

Answer 11

Die Zytokin Konzentration steigt im Darm

Question 12

Für wie viele Krebsarten existiert eine Immuntherapie?

Wie viele Patienten mit diesen Krebsarten würden profitieren?

Wie viel % der gesamt Patienten würden also von einer Immuntherapie mit PD-1 und CTLA-4 Ak potentiell profitieren?

Answer 12

Nur für 1/4 existiert eine Immuntherapie

Nur 1/3 der Patienten profitieren von einer Therapie

Insgesamt würden nur 8% der Patienten profitieren

Question 13

Da nur 8% der Krebspatienten von einer PD-1 / CTLA-4 Therapie profitieren würden ist es von Vorteil diese Kandidaten vorher auszuwählen.

Welche Biomarker (3x) sind hierfür zu betrachten?

Answer 13

• “Heiße” Tumore
• Hohe Leukozytenzahl
• Viel PD-1L. Hohe Mutationsrate und wenig MDSC

Question 14

Was sind “heiße” Tumore?

Gegenteil davon?

Warum funktioniert der Einsatz von PD-1 und CTLA-4 Ak am besten bei Tumoren mit hohen Mutationsraten

Answer 14

Tumore mit starker Infiltration durch Immunzellen gelten als “heiß”

-> Gegenteil wäre “kalt”

Hohe Mutationsraten bedeutet mehr Neoantigene die erkannt werden können

Question 15

Wofür steht CAR T-Zellen?

Wie sieht der CAR T-Zellen Rezeptor aus?

Wofür steht scFv?

Answer 15

CAR: Chimeric Antigen Receptor

Single chain variable Fragment

Question 16

Was ist die Aufgabe von V_L und V_H?

Woher kommen TM und CD3?

Welcher Teil ist für das Weiterleiten des Signals verantwortlich?

Answer 16

V_L und V_H ist der Antigen bindende Bereich und kommt durch die beiden variablen Bereiche der leichten und schweren Kette zustande

TM oder CD3 kommen vom T-Zell Rezeptor

CD3 ist für die Weiterleitung des Signals verantwortlich

Question 17

Warum handelt es sich beim CAR T-Zell Rezeptor um eine Chimäre?

Answer 17

Chimäre heißt Information kommt von zwei verschiedenen Orten

• > scFv Teil von einem Antikörper gegen den Tumor
• > TM und CD3 von einem T-Zell Rezeptor

Question 18

Was für eine Struktur haben die CAR T-Zellen der zweiten und dritten Generation?

Answer 18

Nur CD3 -> Erste Generation

CD3 + Costimulatory Domain -> Zweite Generation

CD3 + Costimulatory Domain 1 + Costimulatory Domain 2 -> Dritte Generation

Question 19

CAR T-Zellen der zweiten und dritten Generation besitzen Costimulatory Domänen

• > Warum ist dies nützlich?
• > Oder anders gefragt: Warum wird eine T-Zelle die nur Signal 1 erhält nicht anerg?

Answer 19

T-Zellen benötigen normalerweise zwei aktivierende Signale um zu Proliferieren

• > Wenn mehr costimulatory Domänen eingeführt werden, wird das Signal welches in die Zelle geleitet wird verstärkt
• > Es kommt eher zu einer Aktivierung der T-Zelle und nicht zur Anergie

Question 20

Unterschiede zwischen T-Zell Rezeptor und Chimärer T-Zelle Rezeptor

• Antigenpräsentation
• Welche Moleküle werden erkannt
• Bindungsstärke

Answer 20

TCR

• Antigenpräsentation durch MHC
• Nur Peptide die auf MHC präsentiert werden, können erkannt werden
• Niedrige Bindungsstärke

CAR

• Können direkt durch das Antigen aktiviert werden (Braucht kein MHC)
• Kann jedes beliebige Molekül erkennen (Am besten ein Antigen auf der Zelloberfläche)
• Bindungsstärke an Target lässt sich variieren

Question 21

Wie erfolgt die praktische Anwendung von CAR T-Zellen?

Answer 21

1) Entnahme von T-Zellen des Patienten
2) Gentechnik: Über Viren Rezeptorkonstrukte einführen
3) Erhalte CAR T-Zellen die in vitro aktiviert und vermehrt werden
4) Gebe davon 40-50 Millionen CAR T-Zellen in den Körper des Patienten

Question 22

Wie entstehen beim Einsatz von CAR T-Zellen Neoantigene und welche Bedeutung haben diese für das Immunsystem?

Answer 22

Tumorzelle mit hoher Mutationsfrequenz führt zu vielen neuen Antigenen

• > Durch CAR T-Zellen werden die Tumorzellen zerstört
• > Neoantigene werden aus Tumorzelle freigesetzt
• > Endogene T-Zellen werden aktiviert und reagieren gegen diese Neoantigene

Question 23

Was versteht man unter Antigenspreading?

Was ist die Voraussetzung dafür das diese Antigene erkannt werden können?

Warum kann gegen diese Antigene eine Immunreaktion stattfinden?

Answer 23

Die Reaktion gegen ein Antigen ermöglicht die Reaktion gegen andere Antigene ebenfalls. Andere Antigene wären hier die Neoantigene.

Peptid muss auf MHC präsentiert werden

Neoantigene sind dem Immunsystem fremd. D.h. es gibt hier keine zentrale Toleranz

Question 24

Auf welchen Zellen wird CD19 exprimiert?

Wofür eignet sich dieses Protein dementsprechend?

Answer 24

Wird auf allen B-Zellstadien exprimiert bis auf Plasmazellen

Eignet sich gut zur Behandlung von B-Zell-Leukämien und Lymphome

Question 25

Bei der Therapie mit CD19-CAR-T-Zellen gegen Leukämien und Lymphome zeigen ca 80% der Patienten eine vollständige Remission (Nachlassen).

Aber in 28% der Fälle kommt es zu Rezidiv (lat. recidere „zurückfallen“, ist das Wiederauftreten)

• > Warum passiert dies?
• > Was kann man in diesem Fall unternehmen?

Answer 25

Evasionsstrategie: Tumorzelle exprimiert kein CD19 mehr (= Evasionsstrategie)

In diesem Fall: Verwende CD-19 und CD22 (Also ein zweites Antigen)

Question 26

Wie kann man bei der CD19-CAR-T-Zell Therapie den B-Zell Mangel beheben?

Es existiert die Möglichkeit mit Antikörpern gegen B-Zellen vorzugehen. Wozu kann dies führen?

Answer 26

B-Zellen intravenös geben

Viele aktive B-Zellen -> Viel Zytokin freigesetzt -> “Cytokine Release Syndrome”

Question 27

Welche zwei Weiterentwicklungen von CAR-T-Zellen wurden durchgeführt?

-> Mit welchem Nutzen?

Answer 27

1) Rezeptoren eingeführt, die die CAR T-Zelle bei Ak Kontakt in Apoptose leitet
- > Immunantwort steuerbar
2) Bei soliden Tumoren sollen CAR T-Zellen Cytokin Rezeptoren oder Wachstumsfaktoren erhalten
- > Erlaubt Wanderung dieser T-Zellen in die entsprechenden Ziel Tumore