Der Onkologe

, Volume 12, Issue 3, pp 253–262

Vakzinierungen in der Therapie des Mammakarzinoms

Stand klinischer Studien

Authors

    • Frauenklinik der Eberhard-Karls-Universität Tübingen
    • Frauenklinik der Eberhard-Karls-Universität Tübingen
Update Onkologie

DOI: 10.1007/s00761-005-0999-x

Cite this article as:
Gückel, B. Onkologe (2006) 12: 253. doi:10.1007/s00761-005-0999-x
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Zusammenfassung

Für Brustkrebspatientinnen wurden therapeutische Vakzinierungen bisher selten und dann in Pilot- bzw. Phase-I-Studien beim metastasiertem Mammakarzinom erprobt. Dabei kam international ein breites Spektrum verschiedener Strategien zum Einsatz: tumorzellbasierte Vakzinen, antigenspezifische Impfungen (definierte Peptid-, RNA- und DNA-Vakzinen) sowie Vakzinierungen gegen Karbohydrate. Allen Ansätzen ist gemeinsam, dass sie ein tolerierbares Nebenwirkungsprofil hatten und in der palliativen Situation zumindest vereinzelt zur Stabilisierung der Erkrankung beitrugen. In aktuelleren Studien wurde anhand diverser immunologischer Parameter gezeigt, dass die Induktion tumorspezifischer T-Zellen und/oder Antikörper in Mammakarzinompatientinnen prinzipiell möglich ist. Da es für die Validierung antitumoraler Immunreaktionen jedoch keine verbindlichen Standards gibt und da klinische Endpunkte meist nur als sekundäre Zielkriterien erfasst wurden, ist es derzeit noch nicht möglich, induzierte Immunreaktionen als Surrogatparameter für die therapeutische Wirksamkeit verschiedener Impfstrategien zu werten. In der metastasierten Situation führte die Zusammensetzung, Ausprägung und Persistenz der induzierten Immunrantwort noch nicht zu einem dauerhaften klinischen Benefit. Jedoch zeigte eine erste prospektiv kontrollierte Vakzinierungsstudie mit insgesamt 53 Patientinnen in der Adjuvanz, dass nodalpositive, Her-2/neu+ Hochrisikopatientinnen von der Vakzination mit Her-2/neu-abgeleiteten Peptiden profitierten und die Rückfallrate reduziert wurde. Zur Optimierung immuntherapeutischer Strategien sollen Kombinationen verschiedener Ansätze führen, die multiple Targetstrukturen erreichen und multiple immunologische Effektorarme aktivieren können. Zudem müssen Patientenkollektive definiert werden, die tatsächlich von Immuntherapien profitieren können.

Schlüsselwörter

MammakarzinomImmuntherapieVakzinierungenTumorantigeneTumorspezifische T-Zellen

Vaccination in the therapy of breast cancer

Abstract

Therapeutic vaccinations have seldom been tested in patients with breast cancer and only in pilot or phase I trials involving metastatic breast cancer. A wide spectrum of different strategies has been applied internationally in this area including tumor-based vaccines, antigen-specific vaccinations (defined peptide-, RNA-, and DNA-vaccines), and vaccinations against carbohydrates. These strategies all have one thing in common, they have been shown to have a profile of side effects that is tolerable and in the palliative situation, in certain cases, contributed to stabilization of the disease. By applying diverse immunological parameters, current investigations have demonstrated that the induction of tumor-specific T cells and/or antibodies in patients with breast cancer is, in principle, possible. However, as there are no binding standards for validating anti-tumor immune reactions and as clinical end points are usually only recorded as secondary target criteria, it is not currently possible to classify induced immune reactions as a surrogate parameter for the therapeutic effectiveness of different vaccination strategies. In situations involving metastasis, the composition, expression and persistence of the induced immune response has not yet led to a long-lasting clinical benefit. Nevertheless, the first prospective controlled vaccination study involving 53 patients revealed that nodal-positive, Her-2/neu+ high-risk patients profited from vaccination with Her-2/neu-derived peptides and that recidivism was reduced. The combination of various approaches should lead to the optimization of immunotherapeutic strategies. These combinations should reach multiple target structures and should activate multiple immunological effector arms. The patient collectives that can actually profit from immunotherapies must, however, still be defined.

Keywords

Breast cancerImmunotherapyVaccinationTumor antigensTumor-specific T cells

Die Notwendigkeit der Entwicklung neuer Therapieoptionen für das Mammakarzinom (MaCa) wird besonders deutlich, vergegenwärtigt man sich, dass seit den letzten 20 Jahren die mittlere Überlebenszeit unverändert bei ca. 20 Monaten liegt. [1, 2]. Für Patientinnen mit disseminierten Tumorzellen im Knochenmark zeigte sich, dass dies ein Marker für kürzeres rezidivfreies Überleben ist [3]. Da einzelne Tumorzellen trotz Chemotherapie oder endokriner Therapie in ca. 30% der Fälle persistieren und für die spätere Metastasierung verantwortlich sein können [4] werden besonders diese Zellen als „Targets“ für hochspezifische systemische Therapieansätze angesehen. Dazu gehören die tumorspezifische Aktivierung des zellulären Immunsystems und der Einsatz therapeutischer Antikörper (Ak).

Tumor und Immunabwehr: Grundlagen in Kürze

Die Interaktion von HLA/Antigenkomplexen auf Tumorzellen mit T-Zell-Rezeptoren ist seit ca. 30 Jahren bekannt. Dennoch besteht Klärungsbedarf, welche Aspekte darüber hinaus für die Überführung einer spezifischen T-Zell-Reaktion in eine therapeutisch wirksame Immunantwort gegen Krebs verantwortlich sind.

Es ist bekannt, dass Tumoren Antigene exprimieren, die aufgrund genetischer und epigenetischer Veränderungen im Verlauf der Karzinogenese exprimiert werden und von T-Zellen als „fremd“ erkannt werden können. Das Paradox, dass es in immunkompetenten Individuen trotzdem zur Tumorformierung kommen kann, hat für einige Zeit das Konzept der Immunüberwachung in Frage gestellt. Die „Antigenität“ von Tumorzellen kann offenbar nicht mit „Immunogenität“ gleichgesetzt werden — im Gegenteil: Tumorzellen induzieren oft Toleranz und entziehen sich so der Kontrolle des Immunsystems [5]. In den 90er Jahren wurde klar, dass die „Entscheidung“ zwischen Immunabwehr und Toleranzinduktion nicht allein über die T-Zell-Spezifität getroffen wird, sondern vom Kontext abhängig ist, indem ein (Tumor-)Antigen dem Immunsystem präsentiert wird [6]. In einem Netzwerk aus T-Helferzellen (TH), zytotoxischen T-Zellen (CTL) und Antigen präsentierenden Zellen (APC) sind die dendritischen Zellen (DC) die Schlüsselregulatoren. Deren „traditionelle“ Funktion ist es, Immunreaktionen gegen Pathogene zu induzieren, indem sie diese naiven T-Zellen in einer für sie erkennbaren Form präsentieren. Daraufhin differenzieren T-Zellen in Effektor- und Gedächtniszellen. Die immunstimulatorische Kapazität dendritischer Zellen ist von entzündlichen Reaktionen abhängig, die über Pathogene ausgelöst werden. Eine Präsentation von Antigenen ohne diese parallele Kostimulation führt zur Induktion von Toleranz — dabei diskriminieren DC nicht zwischen pathogenen Antigenen oder Selbst- bzw. Tumorantigenen. Für die Krebsabwehr bedeutet dies, dass die vom wachsenden Tumor ausgelöste schwache (oder nicht vorhandene) Entzündungsreaktion nicht ausreicht, die Reifung dendritischer Zellen zu provozieren und eine wirksame T-Zell-Aktivierung zu erzielen. Die stattdessen induzierte Toleranz sowie die Adaption des genetisch instabilen Tumors unter dem Selektionsdruck des Immunsystems (z. B. HLA- und Antigenverluste, Sezernierung immunsuppressiver Substanzen bzw. die Blockade proinflamatorischer Zytokine) minimieren die Immunabwehr [7].

Aktuelle Strategien zur Verbesserung von Krebsimpfungen

Die Identifizierung von Tumorantigenen ist in den letzten Jahren sehr erfolgreich verlaufen. Für deren klinischen Einsatz liegt der Schwerpunkt eher auf ubiquitär exprimierten Antigenen als auf individuellen. Geeignet sind v. a. onkofetale Antigene (z. B. CEA) und sog. „Cancer/Testis“-Antigene (z. B. MAGE-Familie, NY-ESO-1), die neben Tumorzellen nur von immunprivilegierten Geweben exprimiert werden sowie Antigene, die direkt mit der Karzinogenese verknüpft sind (z. B. hTERT, Survivin). Gewebsspezifische Antigene (z. B. Her-2/neu, MUC-1) werden beim MaCa besonders häufig eingesetzt, könnten aber als „Selbstantigene“ bereits immunologische Toleranz induziert haben. Ein Überblick über MaCa-assoziierte Antigene wird in Tabelle 1 gegeben.
Tabelle 1

Häufige Antigene des Mammakarzinoms

Antigenfamilie

Tumorantigen

Positive MaCa [%]

Cancer/Testis-Antigene

BAGE

ca. 10 [44]

CT-7

1–30 [45, 46]

CT-8

ca. 47 [46]

CT-10

7% [46]

GAGE-1,2

9–26 [44, 46]

LAGE-1*

5–25 [47, 48]

MAGE-1*

10–20 [44, 49, 50]

MAGE-2

4–10 [50, 51]

MAGE-3

5–11 [44, 46, 50]

MAGE-4

4 [46]

MAGE-C1

ca. 17 [51]

NY-ESO-1*

10–25 [46, 47, 48]

RAGE-1

ca. 1 [44]

SART-1

30–40 [52]

SCP-1

30–65 [46, 48]

SSX-1

20 [46]

SSX-2*

8–20 [46, 53]

SSX-4

10–65 [46, 48]

Tumorsuppressorgene

p53*

ca. 60 [54]

WT1*

ca. 90 [55, 56]

Aktivierte Onkogene

Her-2/neu*

30–40 [57, 58]

hTERT*

>70 [59, 60]

Survivin*

>90 [61]

Überexprimierte ubiquitäre Selbstantigene

CEA*

40–50 [62, 63]

MUC-1*

>90 [64]

Für alle aufgeführten TAA wurden bereits HLA-restringierte Epitope gefunden, von denen die meisten zumindest in vitro die Aktivierung spezifischer T-Zellen bewirkten, die zytotoxisches Potential gegenüber Tumorzelllinien entfalten (Informationen unter http://www.syfpeithi.de, „a database of MHC ligands and peptide motifs“).

Die mit (*) markierten Antigene wurden in Vakzinierungsstudien beim MaCa eingesetzt.

Die Potenz der Immunreaktion hängt von ihrer Art, Stärke und Persistenz ab [8]. Eine spezifische aktive Immuntherapie muss darauf abzielen, ein immunstimulatorisches („entzündliches“) Milieu zu kreieren und Tumorantigene in den Präsentationsweg professioneller APC einzuschleusen. Unter Umständen ist dann eine schwache, dafür lang anhaltende Immunantwort von größerem Nutzen als eine starke transiente Reaktion. Eine Immunisierung soll sowohl CD8+ CTL- als auch CD4+-TH-Zellen anregen, da letztere wichtige Helferfunktionen erfüllen und die Persistenz der CD8+-Antwort steigern. Daher werden auch Epitope in Vakzinen integriert, die TH-Zellen aktivieren können [9]. Die parallele Gabe von Zytokinen (z. B. „granulocyte-macrophage colony stimulating factor“, GM-CSF; IL-15, IFN-α) oder die Kostimulation von Rezeptoren auf Immunzellen, die „Survival“-Signale vermitteln (z. B. CD27, CD28, OX40, 4–1BB) kann aktiv zur Verlängerung der induzierten Immunantwort beitragen [10]. Mit dem gleichen Ziel wird auch das Ausschalten negativer Regulationsmechanismen, z. B. über die Blockade von CTLA-4 oder die der TGF-β-Sezernierung, verfolgt [11]. Die kürzlich beschriebene Population regulatorischer T-Zellen (CD4+/CD25high+) trägt ebenfalls zur Immunsuppression in Tumorpatienten bei. Ihre Depletion erzielte in präklinischen Modellen gute Ergebnisse. In der Klinik wird der positive Effekt geschickter Abfolgen von Chemotherapieregimes mit Immunisierungen mit auf die Depletion dieser regulatorischen T-Zellen zurückgeführt [12].

Wesentlich schwerer zu kontrollieren sind „Immunescape“-Mechanismen, die Mutationen innerhalb der Antigenprozessierung und -präsentation des Tumors betreffen [13]. Auch eine bereits aktivierte T-Zelle muss letztendlich das Antigen auf der Tumorzelle „sehen“ können. Obwohl HLA/Antigen-Verluste in Tumoren häufig beschrieben wurden, ist die Reinduktion von HLA-Molekülen im Verlauf entzündlicher Prozesse möglich. HLA-negative Tumoren sollten zudem gegenüber Natürlichen Killer (NK)-Zellen sensitiv sein. Daher werden aktuell verschiedene Möglichkeiten, Effektoren des adaptiven und angeborenen Immunsystems in der Tumortherapie zu kombinieren, studiert [14].

Immunmonitoring

Bei Tumorpatienten mit vermutlich kompromittiertem Immunsystem (durch den Tumor, durch immunsuppressive therapeutische Maßnahmen) sind Informationen über den Funktionszustand des Immunsystems für die Indikationsstellung zur Immuntherapie und Wahl der Therapieoption von entscheidender Bedeutung. Weiterhin ist es relevant zu erfahren, ob therapieinduzierte Immunantworten tatsächlich zu einem klinischen Ansprechen führen. Diagnostische Verfahren zur Bestandsaufnahme induzierter Immunreaktionen versuchen insbesondere tumorantigenspezifische T-Zellen quantitativ nachzuweisen und funktionell zu charakterisieren; es gibt hier jedoch noch keine diagnostischen Standards [15, 16].

Funktionsabhängige Nachweissysteme spezifischer T-Lymphozyten

Funktionelle Nachweisverfahren von T-Zellen messen deren Reaktionen auf antigene Reize, z. B. aktivierungsspezifische Zytokine wie INF-γ, IL-2 oder Perforine. Dazu gehören ELISA- und Enzyme-Linked-Immuno-Spot (ELISpot)-Analysen sowie intrazelluläre Immunfluoreszenzfärbungen von Zytokinen („CytoSpot“). Zellproliferations und Zytotoxizitätstests sind aufgrund geringer Sensitivitäten nur bedingt für das Monitoring einer T-Zell-Antwort geeignet. Ein hoch sensitives Verfahren bei geringem Probenverbrauch ist die quantitative RT-PCR („real time polymerase chain reaction“) zum Nachweis exprimierter Gene, die den Funktionsstatus der zellulären Elemente des Immunsystems charakterisieren. Bei MaCa-Patientinnen waren mit dieser Technik sowohl prä-existente als auch vakzineinduzierte TAA- (tumorassoziiertes Antigen-)spezifische T-Zellen detektierbar [17, 18].

Funktionsunabhängige Nachweissysteme spezifischer T-Lymphozyten

Die „Tetramerfärbung“ ist ein Verfahren, spezifische T-Zellen funktionsunabhängig darzustellen. Dabei wird ein tetrameres HLA/Peptid-Konstrukt eingesetzt, an das ein Fluoreszenzfarbstoff gekoppelt werden kann. Tetramere markieren über den T-Zell-Rezeptor peptidspezifische HLA-restringierte T-Zellen und erlauben so beispielsweise deren Analyse in der Durchflusszytometrie [19].

Hauttest

Um die Reaktion auf ein Antigen in vivo lokal zu verfolgen, kann die Bestimmung einer Delayed-Type-Hypersensitivity- (DTH-)Reaktion am Impfort informativ sein. Der DTH-Test beruht auf einer Ak-unabhängigen, T-Zell-vermittelten Immunreaktion. Nach der Injektion von Antigenen in die Haut kommt es nach 24–48 h zu einer perivaskulären Infiltration von Makrophagen und Lymphozyten, die als Rötung erkennbar ist. Zusätzlichen Informationsgehalt kann eine Biopsie erbringen, wenn das leukozytäre Infiltrat näher analysiert werden kann [20].

Serologische Nachweissysteme

Neben der T-Zell-Diagnostik werden auch serologische Diagnoseverfahren zum Nachweis von „Autoantikörpern“ gegen TAA wie p53, Her-2/neu und NY-ESO-1 mittels ELISA- oder Westernblot-Techniken versucht. Tatsächlich gelang es, Koexistenzen humoraler und zellulärer Immunantworten gegen Tumoren nachzuweisen und mit klinischen Verläufen zu korrelieren [21].

Immunisierungsstrategien beim Mammakarzinom — Status quo klinischer Ansätze

Verschiedene immuntherapeutische Strategien wurden bisher separat bei MaCa-Patientinnen angewendet (Abb. 1). Dieser Überblick fokussiert auf kontrollierte klinische Vakzinierungsstudien, die aktuell zu diesem Thema in Deutschland laufen (Tabelle 2). Ergänzend zu den verschiedenen Ansätzen werden auch wichtige Ergebnisse internationaler Studien aufgeführt.
Abb. 1

Vakzinen in der Tumortherapie. Verschiedenste Vakzinierungsstrategien werden derzeit meist separat in klinischen Studien erprobt. Dabei kann zwischen zellulären Vakzinen (tumorzellbasiert, adoptiver T-Zelltransfer) und antigendefinierten Vakzinen in Form von Proteinen, Peptiden, Karbohydraten, DNA und RNA unterschieden werden. Viren, Heat-Shock-Proteine und dendritische Zellen sind dagegen „Fähren“ für Antigene, die teilweise auch adjuvante Eigenschaften entfalten

Tabelle 2

Klinische Studien „Vakzinierungen Mammakarzinom“ in Deutschland

Vakzine/Medikationa

Phase,

Status

Patientenkollektiv

Klinische Datenb

Immunmonitoring

Zentrum

Quelle/Literatur

Modifizierte allogene MaCa-Zelllinie

(CD80/Her-2/neu-Transfektante)

Phase-I,

offen

n=15,

nur MaCa, „High-Risk-Metastasierung“ (SD),

HLA-A*0201+

Bisher gute Verträglichkeit

(Grad-1–2-Hautrötungen, Knochenschmerzen, Fieber),

6/12 NC (SD)

Induktion Vakzine- und TAA-spezifischer CD8+-T-Zellen in Patienten mit SD (5/12) (per IFN-γ-qRT-PCR, IFN-γ-ELISpot),

positive DTH-Reaktionen

Frauenkliniken,

Tübingen/Heidelberg

www.kimt.de

www.studien.de

[18, 25]

Peptidbeladene autol. DC

Phase-I,

geschlossen

n=10,

3 OvCa und 7 MaCa mit multipler Metastasierung (viszeral, Knochen, Haut),

HLA-A*0201+,

MUC-1+oder Her-2/neu+

Keine Nebenwirkungen,

1× PR (Weichteilmetastase),

2× SD

Induktion MUC-1- oder Her-2/neu-spezifischer T-Zellen (5/10) (per IFN-γ-“CytoSpot“),

exemplarisch: CD4+ und CD8+ TILs (per IHC)

Med. Klinik

(Abt. Hämatologie),

Tübingen

[31]

Peptidbeladene autologe DC

+

Femara und/oder Letrozol

Phase-I,

offen

n=27,

nur MaCa, „Low-Risk-Metastasierung“ (z. B. Knochen, Haut, Weichteil) (SD),

HLA-A*0201+

Studie in Rekrutierungsphase

Studie in Rekrutierungsphase

Frauenklinik,

Tübingen

www.kimt.de

www.studien.de

NY-ESO-1 Peptide ± GM-CSF

oder

NY-ESO-1 Peptide ± Polyarginin

oder

rek. Vaccinia-NY-ESO-1

und

rek. Fowlpox-NY-ESO

Phase-I,

geschlossen

NY-ESO-1+ oder LAGE+ Karzinome

Stadium III oder IV,

u.a. MaCa,

HLA-A*02+

Auswertungen laufen

Auswertungen laufen

Krankenhaus Nordwest

(III Med. Klinik)

Frankfurt/M

www.kimt.de

Mit Plasmid „pCMV MUC1“

transfizierte autologe DC

Phase-I,

geschlossen

n=10,

7 MaCa („Hight-Risk-Metastasierung“), 2 PankreasCa, 1 GallengangCa,

MUC-1+ Karzinome

Keine Nebenwirkungen, kein klinisches Ansprechen

Induktion MUC-1-reaktiver CD8+ T-Zellen (4/10) (per IFN-γ-“CytoSpot“),

positive DTH-Reaktion (2/10),

Med. Klinik

(Abt. Hämatologie),

Berlin

[40]

Tumorantigenspezifische, reaktivierte autologe T-Memory-Zellen des Knochenmarks

(„adoptiver T-Zelltransfer“)

Phase-I,

geschlossen;

n=11,

met. MaCa,

nachweisbar tumorreaktive T-Zellen im KM-Aspirat

Keine Nebenwirkungen,

7/11 NC (SD)

Induktion tumorreaktiver T-Zellen im Blut bei Patienten mit SD (5/11) (per INF-γ und Perforin-ELISpot),

Frauenklinik,

Heidelberg

www.studien.de

Phase-II,

offen

n=40,

met. MaCa,

nachweisbar tumorreaktive T-Zellen im KM-Aspirat

Studie in Rekrutierungsphase

Studie in Rekrutierungsphase

a Die in dieser Tabelle erwähnten Studien sind in mindestens einem der aufgeführten Studienregister gelistet oder in „Peer-reviewed“-Artikeln publiziert: http://www.studien.de: Krebsstudienregister der „Dt. Krebsgesellschaft“, http://www.kimt.de: Register für immuntherapeutische Studien des Vereins „Krebsimmuntherapie“, http://www.gynaekologische-onkologie.de/http://www.dgs-studien.de: Register der „Dt. Gesellschaft für Gynäkologie und Geburtshilfe“.

b Bei einem klinischen Ansprechen ist meist von einer „No-Change“-Situation (NC) auszugehen, da in der Regel keine Patientinnen unter Progress, sondern im stabilen Zustand (SD) eingeschlossen wurden.

Tumorzellbasierte Vakzinen

Die Verwendung von Tumorzellen als „Antigenreservoir“ anstelle einzelner Antigene hat den Vorteil, ein größeres Spektrum tumorspezifischer T-Zellen aktivieren zu können und somit dem Auftreten von Antigen-Verlustvarianten entgegenzuwirken. Die Stimulation von Effektorzellen ist so auch ohne genaue Kenntnis in Frage kommender Antigene möglich. Da Tumorzellen selbst nur schwach immunogen sind, müssen sie modifiziert bzw. mit Komponenten ergänzt werden, die das Immunsystem anregen.

Autologe Tumorvakzinen

In der Vergangenheit wurde versucht, auf autologes Tumorgewebe zurückzugreifen, dieses zwecks Immunogenitätssteigerung in vitro zu modifizieren und als individuelle Vakzinen zu applizieren. Die Praxis zeigte jedoch, dass die Gewinnung oder Züchtung von Tumorzellen selten erfolgreich ist. Genetische Modifikationen wie der direkte Gentransfer in Tumorzellen scheiterten häufig an der Heterogenität und mangelnden Verfügbarkeit des Gewebes. Repetetive Vakzinierungen konnten aufgrund des limitierten Ausgangsmaterials oft nicht erfolgen. Die Tumormodifikation mit nichtpathogenen Viren wie dem Newcastle-Disease-Virus wurde bei Patientinnen mit primären MaCa eingesetzt und zeigte, dass ein klinisches Ansprechen (im Vergleich zu historischen Kontrollen) im hohem Maß von der Qualität der Vakzine abhängig war [22].

Aufgrund der geschilderten Probleme und der schlechten Vergleichbarkeit individuell behandelter Patienten hat die autologe Tumorzellvakzination derzeit in klinischen Studien kaum noch eine Bedeutung.

Allogene Tumorvakzinen

Eine Alternative zum Einsatz individuellen Tumorgewebes ist die Verwendung modifizierter allogener Tumorzelllinien, die bezüglich ihrer HLA-Allele auf die Patienten teilabgestimmt werden. Die Rationale dieser Strategie ist es, ubiquitäre Antigene über gemeinsame HLA-Restriktionselemente zu präsentieren oder in vivo „cross-priming“ zu induzieren und so eine Immunantwort gegen den autologen Tumor anzuregen (Abb. 2). Gegenüber autologen Ansätzen besitzt diese Vorgehensweise folgende Vorteile:
Abb. 2

Allogene Tumorzellvakzine. Eine Tumorzelllinie wird aus Primärgewebe etabliert und in vitro genetisch modifiziert, um deren Immunogenität zu steigern. Die allogene Tumorzellvakzine wird als GMP-Bank angelegt und kryokonserviert, so dass alle Patienten eine identische Medikation erhalten können. Die Vakzinezellen werden vor Applikation z. B. mittels γ-Strahlung devitalisiert. a Am Impfort können immunogene Tumorvarianten als „artifizielle APC“ direkt ruhende T-Zellen aktivieren, die nach lokaler Induktionsphase in die Peripherie zirkulieren und dort als Effektor-T-Zellen den Tumor des Patienten angreifen (Voraussetzung: HLA- und Antigen-Teilkompatibilität zwischen Vakzine und Tumor). b In Folge einer von der allogenen Vakzine provozierten lokalen Entzündungsreaktion werden Antigene frei, die von autologen APC aufgenommen und prozessiert werden. Diese APC sind wiederum in der Lage, ruhende T-Zellen zu aktivieren (Voraussetzung: Antigen-Teilkompatibilität zwischen Vakzine und Tumor)

  • Verwendung einer für alle Patienten identischen und charakterisierten Vakzine,

  • Auswahl geeigneter Tumorvarianten anhand immunologischer Eigenschaften,

  • präzises Monitoring der induzierten Immunantwort gegen „Markerantigene“ der Vakzine,

  • Produktion der Vakzine unter GMP-Bedingungen.

In ersten klinischen Ansätzen wurden allogene MaCa-Linien nur mit Adjuvanzien wie GM-CSF oder BCG (Bacillus Calmette-Guérin) kombiniert. Später wurde durch die gentransfererzielte Expression kostimulatorischer Moleküle (CD80, IL-2) eine substanziell verbesserte Immunogenität der eingesetzten MaCa-Varianten erzielt [23]. In diesen Studien wurden ausschließlich Patientinnen mit metastasiertem MaCa behandelt. Eine Stabilisierung des Krankheitsverlaufs korrelierte meist mit steigender Anzahl der Vakzinierungen und wurde eher bei Patientinnen mit Knochenmetastasen als bei viszeraler Metastasierung beobachtet. Nebenwirkungen wurden eher durch die Adjuvanzien verursacht [23, 24]. Diese Erfahrungen decken sich mit denen einer laufenden Studie aus Tübingen/Heidelberg, bei der eine CD80-modifizierte MaCa-Variante eingesetzt wird [25] (Tabelle 2). Bisher wurden 12 Patientinnen mit meist multipler viszeraler Metastasierung nach Chemotherapie-Abschluss vakziniert. Sechs Patientinnen waren progredient, bei 6 weiteren Patienten lag die Zeit bis zum Progress zwischen 7 und >24 Monaten. Fünf von 6 dieser Patientinnen zeigten vakzineinduzierte T-Zell-Reaktionen: sowohl gegen die gesamte Vakzine als auch gegen HLA-A*02-restringierte Epitope der Antigene Her-2/neu, MUC-1, MAGE-1 und CEA, die von der Vakzinezelllinie exprimiert werden [18]

Vakzinierungen mit genetisch modifizierten Tumorvarianten konnten bisher bei tolerablem Nebenwirkungsprofil in der Palliation zu einer Stabilisierung führen — dies besonders, wenn es zur Induktion vakzineabhängiger Immunreaktionen kam.

Tumorzellen und Antigen präsentierende Zellen

Im Gegensatz zu Tumorzellen sind DC hervorragende APC. Sie werden daher auch als „natürliche“ zelluläre Adjuvanzien bezeichnet. DC können in vitro aus mononukleären Vorläuferzellen unter Zugabe verschiedener Zytokine differenziert und gereift werden und anschließend mit Antigenen „beladen“ als Impfstoff eingesetzt werden (Abb. 3) [26].
Abb. 3

DC/Peptid-Vakzine. Aus einer Patientenblutspende (Apherese) werden in vitro in einem einwöchigen Kultivierungsverfahren unter Zugabe von Zytokinen aus Monozyten reife DC generiert. Diese werden mit synthetisch hergestellten Peptiden (T-Killer- und TH-Epitope) beladen. Es besteht die Möglichkeit, „gepulste“ DC zu kryokonservieren und so in einem einmaligen Verfahren die DC/Peptid-Vakzine für eine Patientin herzustellen

Fusionsprodukte/Hybridzellvakzinierung

Mit Hilfe von Elektrofusionstechniken oder Polyethylenglykol können Hybridzellen aus DC und Tumorzellen hergestellt werden. Die Fusion vereinigt das Zellplasma beider Zelltypen, sodass Tumorproteine direkt in den Antigenpräsentationsweg des APC-Partners eingeschleust werden. In einer Studie aus Bosten wurden 10 MaCa-Patientinnen mit Hybridzellvakzinen aus autologen DC und eigenen Tumorzellen behandelt. Zwei Patientinnen, bei denen mittels „CytoSpot“ deutlich vakzineinduzierte CD4+ und CD8+ T-Zellen detektiert werden konnten, sprachen auch klinisch an („complete response“, CR, bzw. „partial response“, PR) [27].

Trotz teilweise beeindruckender klinischer Erfolge — besonders bei Melanom-und Nierenzell-Ca-Patienten — ist der Nachteil der Hybridzellvakzinierung die limitierte Verfügbarkeit autologen Tumormaterials für die Fusionen, der hohe Aufwand und die meist mangelhafte Qualitätskontrolle der Fusionsprodukte.

Tumorlysate und dendritische Zellen

Als Alternative zu Fusionstechniken wurde die Koinkubation von DC mit Tumorzelllysaten angesehen. Dieser Ansatz wurde beim MaCa bisher nur in Heilversuchen durchgeführt [28], sodass hier keine aussagekräftigen Daten vorliegen.

Tumor-RNA und dendritische Zellen

Arbeiten der Gruppe um E. Gilboa legten den Schluss nahe, dass RNA effizient in DC transfiziert werden kann [29]. Die Isolation und Amplifikation von Tumor-Gesamt-RNA aus geringen Quantitäten autologen Tumorgewebes und ihre anschließende Übertragung auf DC würde so eine Vakzinierung gegen individuelle Tumorantigene ermöglichen. Dieser Ansatz wird derzeit hauptsächlich bei Nierenzell-, Prostata-Ca und Neuroblastomen in klinischen Studien erprobt. Momentan setzt sich jedoch eher durch, definierte TAA in DC mittels RNA-Transfektion zur Expression zu bringen (s. u.).

Antigenspezifische Vakzinen

Antigenspezifische Vakzinen konnten auf Basis definierter, ubiquitär exprimierter Antigene entwickelt werden (Tabelle 1). Sie erlauben die Herstellung einheitlicher Vakzinen für größere Patientenkollektive. Vorteil ist ihre synthetische Herstellung, die ihre Verfügbarkeit garantiert und unter GMP-Bedingungen erfolgen kann. Antigen-definierte Vakzinen ermöglichen zudem ein gezieltes Immunmonitoring.

In den meisten Studien wurden HLA-restringierte Peptide benutzt, die sich von TAA ableiten und die entweder Epitope für CD4+- oder CD8+-T-Zellen sein können. Für „monovalente“ Peptidvakzinen wurde z. T. beschrieben, dass nach initialem klinischem Ansprechen Rezidive auftreten können, die sich durch Antigen-Verlustvarianten und/oder Deregulation des entsprechenden HLA-Allels des Tumors erklären ließen [30]. Mit sog. „Multiepitop“-Vakzinen wird versucht, diesen „Immunescape“-Mechanismen zu begegnen.

Peptide mit dendritischen Zellen

Der „Antigenpuls“ in vitro gereifter DC erfolgt mit hoch konzentrierten Peptiden mittels Koinkubation und bewirkt auf der DC-Oberfläche die exogene Beladung entsprechender HLA-Moleküle mit den bindenden Epitopen. In einer Studie von Brossart et al. wurden je zwei HLA-A*02-restringierte Mucin- oder Her-2/neu-Epitope eingesetzt, um Patientinnen mit metastasiertem MaCa- oder Ovarial-Ca zu behandeln. Trotz hoher Tumorlast und multiplen Vortherapien konnten teilweise temporäre Tumorregressionen nachgewiesen werden, zudem wurde in einer Tumorbiopsie die Einwanderung von T-Lymphozyten gezeigt. Die Studie demonstrierte, dass auch in fortgeschrittenen Erkrankungsstadien vakzineinduzierte T-Zellen aktivierbar sind, die die Kapazität zur Tumorzelllyse haben [31] (Tabelle 2).

Um ein „Multi-Targeting“ zu erzielen, werden in einer laufenden Studie insgesamt 13 verschiedene Peptide aus CEA, Her-2/neu, MAGE-1, NY-ESO-1, MUC-1 und SSX-2 eingesetzt. Diese sollen spezifische CD8+-T-Killerzellen aktivieren. Um parallel CD4+-TH-Zellen zu stimulieren wurde zusätzlich ein pan-HLA-DR-bindendes Peptid in die DC/Peptid-Vakzine intergriert (Abb.3). Es werden in 3 Gruppen definierte DC-Dosen appliziert. Eine weitere Besonderheit der Studie ist, dass Patientinnen mit sog. „Low-Risk“-Metastasierungsmuster eingeschlossen werden, die parallel eine Antihormontherapie und/oder Bisphosphonattherapie erhalten. Für diese Patientinnen kann die vorgeschlagene Immuntherapie eine sinnvolle Ergänzung zur Standardtherapie sein, da einerseits keine Immunsuppression durch Chemo- oder Radiotherapie erfolgt und andererseits keine negative Beeinflussung der Femara/Zometa-Therapie durch die Prüfmedikation zu erwarten ist. Die Impfungen wurden bisher gut toleriert; über klinisches und immunologisches Ansprechen können noch keine Aussagen gemacht werden (Tabelle 2).

Weitere Phase-I-Studien zu DC/Peptid-Vakzinen wurden für das fortgeschrittene MaCa u. a. mit p53- und Telomerase-Peptiden (hTERT) durchgeführt. Hier wurden ebenfalls keine schwerwiegenden Toxizitäten beobachte. Bei ca. der Hälfte der Patientinnen konnten vakzineinduzierte T-Zellen detektiert werden. Unter diesen „immunologischen Respondern“ waren die Patientinnen, bei denen zumindest ein transienter klinischer Benefit („mixed respone“, MR; „stable desease“, SD) erreicht wurde [32, 33].

Peptide mit Adjuvanzien

Da die standardisierte in-vitro-Generierung ausreichender DC-Mengen von größeren Patientenblutspenden abhängt und unter GMP-Bedingungen problematisch und kostspielig ist, wurden klinische Protokolle entwickelt, DC in situ durch GM-CSF-Injektionen zu induzieren und parallel oder anschließend TAA in Form von Peptiden zu applizieren [34]. Ein ähnlicher Ansatz wird von E. Jäger et al. durchgeführt: hier werden NY-ESO-1-Peptide i.d. appliziert und GM-CSF systemisch verabreicht. In der Studie wurden Patienten mit verschiedenen Tumoren im Stadium 3 und 4 eingeschlossen, die für die TAA NY-ESO-1 oder LAGE-1 positiv waren. In einer parallelen Studie wurde statt GM-CSF Polyarginin als Adjuvanz eingesetzt. Beide Studien waren für MaCa-Patientinnen offen (Tabelle 2).

In weiteren Phase-I-Studien wurden u. a. WT1-Antigene mit Montanid [35], TH- und CTL-Epitope aus Her-2/neu mit GM-CSF [36] oder MUC-1-Peptide mit KLH [37] kombiniert. Übereinstimmendes Resultat war, dass bei geringer Toxizität (meist Erythema und grippeartige Symptome) in Teilkollektiven entsprechend TAA-spezifische T-Zellen aktivierbar waren. Wiederum waren unter den „immunologischen Respondern“ auch Patientinnen, die bei fortgeschrittenem MaCa zumindest transient stabilisiert werden konnten.

In einer ersten Studie mit „gematchter“ klinischer Kontrollgruppe von Peoples et al. wurden Hochrisikopatientinnen (nodalpositiv, Her-2/neu+, M0) in Anschluss an ihre adjuvante Therapie vakziniert: Von 53 Studienpatientinnen wurden 24 HLA-A*02+ mit dem E75-Peptid (Her-2/neu) und GM-CSF vakziniert, 29 HLA-A*02--Patientinnen wurden prospektiv beobachtet [38]. Bei einem mittleren Follow-up von 22 Monaten betrug das Gesamtüberleben in der Therapiegruppe 100%, in der Kontrollgruppe 93%. Die Rückfallrate lag bisher in der Kontrollgruppe mit 20,7% deutlich über der von 8,3% in der Vakzinegruppe (p<0,19). Die vakzineinduzierte Zunahme E75-spezifischer CTL wurde belegt, dabei lag deren Persistenz im Blut in ca. der Hälfte der Patientinnen bei 6 Monaten. Die E75/GM-CSF-Vakzine wurde weitgehend gut vertragen (bei allen Patientinnen Grad-1–2-Hautreaktionen, 1× Grad-3-Knochenschmerzen, 3× systemische Grad-2-Toxizität) [38].

Noch ist ein Nachteil der „Peptidvakzinen“ die Einschränkung des Patientenkollektivs auf bestimmte HLA-Träger. Dem wird künftig das erweiterte Spektrum neu definierter Epitope entgegenwirken können. Auch längere Peptide oder Proteine, die sowohl TH-Epitope als auch Epitope für Killerzellen beinhalten, werden künftig HLA-unabhängig eingesetzt werden können.

DNA-Vakzinen

TAA-kodierende DNA wird in der Regel nicht direkt, sondern unter Zuhilfenahme von Vektoren appliziert. Kommen wiederholt virale Vektoren zum Einsatz, ist ein häufiges Problem deren Neutralisierung durch vom Patienten gebildete Ak. Dem wird in neueren Studien durch den alternierenden Einsatz von mindestens zwei verschiedenen Vektorsystemen entgegengewirkt.

Von Jäger et al. erfolgte die NY-ESO-1-Vakzination im Vergleich zu peptidbasierten Ansätzen (s. o.) auch mit rekombinanten Vaccinia- und Fowlpox-Konstrukten. Dies hat den Vorteil, parallel mit einer Vielzahl NY-ESO-1-abgeleiteter Epitope für MHC Klasse I (CTL-Aktivierung) und Klasse II (TH-Aktivierung) sowie unabhängig von HLA-Typ des Patienten vakzinieren zu können. Zum besseren Immunmonitoring wurden jedoch nur HLA-A*02+-Patienten rekrutiert (Tabelle 2). In einem ähnlichen Ansatz wurden 9 Patientinnen mit inoperablen MaCa mit rekombinanten Vacciniaviren behandelt, die neben der Information für MUC-1 als TAA auch die für IL-2 als Adjuvanz beinhalteten. Bei guter Verträglichkeit wurden nach i.m.-Vakzination bei 2 Patientinnen MUC-1-spezifische TIL (Tumor infiltrierende Lymphozyten) in Tumorbiopsien detektiert, jedoch konnte in diesem Kollektiv kein klinisches Ansprechen verzeichnet werden [39].

Pecher et al. nutzte ein Plasmid mit MUC-1-kodierender cDNA unter der Kontrolle des CMV-Promotors, das erfolgreich in vitro in DC von MaCa-Patientinnen transfiziert wurde. Die so modifizierten DC wurden als Vakzine in einer Phase-I/II-Studie eingesetzt und führten bei 4/10 Patienten zur Induktion MUC-1-spezifischer T-Zellen, zeigten aber keine klinische Wirkung (Tabelle 2). Dies wurde auf die hohe Tumorlast und die multiplen immunsuppressiven Vortherapien der Patienten zurückgeführt [40].

RNA-Vakzinen

DC können ebenfalls als „Fähre“ für TAA-kodierende RNA dienen. Hier liegen für das MaCa präklinische Daten vor, die z. B. zeigen, dass die Transfektion von DC mit Tumor-Gesamt-RNA in vitro zur Stimulation spezifischer CTL führt [41].

Die direkte i.d.-Applikation „nackter“, aber sog. „stabilisierter RNA“ als Vakzine wird derzeit in laufenden Tübinger Studien bei Melanom- und Nieren-Ca-Patienten erprobt. Dieser Ansatz bietet als großen Vorteil die Möglichkeit zur Konstruktion kostengünstiger Vakzinen unter GMP-Bedingungen, die ein „Multi-Targeting“ erlauben und die einfach zu applizieren wären [42].

Karbohydrate

Sialyl-Tn ist ein MUC-1-assoziiertes Karbohydrat, das von zahlreichen Karzinomen auf der Zelloberfläche (über)exprimiert wird. Von einem Pharmaunternehmen wurde der Theratope® genannte Impfstoff entwickelt, der zusätzlich zu Sialyl-Tn auch KLH als Adjuvanz enthält. In mehreren Phase-I- und -II-Studien wurde die Verträglichkeit von Theratope® u. a. Sialyl-Tn-Derivaten bei zahlreichen Tumorentitäten (u. a. ColonCa, MaCa, OvarialCa) bestätigt und positive, sowohl humorale als auch zelluläre Immunantworten bei der Mehrzahl der behandelten Patienten erfasst [43]. Darauf basierend wurde eine internationale Phase-III-Studie für Patientinnen mit metastasiertem MaCa gestartet, die von Biomira und Merck KGaA gesponsort wurde. Nach Einschluss von mehr als 1000 Patientinnen ist die Studie geschlossen. In einer Stellungnahme vom Juni 2003 wurde erklärt, dass die zuvor stratifizierten statistischen Endpunkte bezüglich progressionsfreiem Intervall und Gesamtüberleben nicht erreicht wurden. Für eine Subgruppenanalyse von 350 hormonell behandelten Patientinnen wurde jedoch 1 Jahr später berichtet, dass im Theratope®-Arm (n=180) das mittlere Überleben mit 36,5 Monaten über dem im Kontrollarm (n=170) mit 30,7 Monaten lag (p=0,039) (http://www.biomira.com).

Adoptiver T-Zell-Transfer

Die ex-vivo-Expansion tumorspezifischer T-Zellen eines Patienten und ihre anschließende Reinfundierung gehört zu den passiven Immunisierungsansätzen. Vorteil ist hier, dass mit dieser Strategie auch immunsupprimierte Patienten behandelt werden können. Der Umstand, dass zunächst in vitro eine große Anzahl T-Zellen mit möglichst hoher Affinität für ein oder mehrere TAA generiert werden müssen, hat trotz einzelner Erfolge deren klinischen Einsatz stark limitiert. Daher werden in zahlreichen präklinischen Studien Protokolle zur Expansion TAA-spezifischer T-Zellen optimiert. Da neben der Menge auch die Persistenz applizierter T-Zellen therapieentscheidend ist, wird versucht, diese durch Beeinflussung der homeostatischen Zytokinspiegel behandelter Patienten zu verlängern [12].

In einer Pilotstudie aus Heidelberg wurden zunächst aus dem Knochenmark von MaCa-Patientinnen tumorreaktive T-Zellen in vitro mit Hilfe antigenbeladenener autologer DC (allogenes Tumorlysat) stimuliert und vermehrt. Nach Infusion dieser T-Effektorzellen kam es bei 5/11 Patientinnen mit stabilen Verläufen zur Induktion tumorreaktiver T-Zellen im Blut (pers. Mitteilung, Publikation in Vorbereitung) (Tabelle 2). Aufgrund des positiven Resultats wurde eine zweite Phase-II-Studie aufgelegt, in die 40 Patientinnen mit metastasierten MaCa nach Abschluss ihrer Chemotherapie oder endokrinen Therapie oder bei Ablehnung von Standardtherapien rekrutiert werden sollen (Tabelle 2).

Fazit für die Praxis

Was lernen wir also aus der ersten „klinischen Runde“ der „MaCa-Vakzinen“ für die Zukunft? Vakzinierungen wurden gut vertragen, die meisten Nebenwirkungen sind mit Entzündungsreaktionen assoziiert und eher erwünscht. In Teilgruppen der behandelten Patientinnen konnten vakzineinduzierte Immunreaktionen nachgewiesen werden. Patienten hatten meist dann einen klinischen Benefit, wenn sie eine „Low-Risk“-Metastasierung aufwiesen und zu den „immunologischen Respondern“ zählten; unter Phase-I-Studiendesign ist eine eindeutige Korrelation jedoch nicht möglich. Aus den bisher wenigen Daten erster Studien mit Kontrollarmen ließ sich für Hochrisikopatientinnen ein klinischer Benefit nach Peptidvakzinierung interpretieren bzw. ein Vorteil von Kombinationen antihormoneller Therapien mit Immunisierungsansätzen.

MaCa-Vakzinen müssen in weiteren Studien erprobt werden, dabei erhofft man sich eine Verstärkung der provozierten Immunantwort durch Kombinationen verschiedener Strategien: Impfungen sollten gegen multiple Targetstrukturen gerichtet sein und multiple immunologische Effektorarme aktivieren können. Es müssen die Patientenkollektive definiert werden, die tatsächlich von Immuntherapien profitieren können. Hier müssen Studien zeigen, zu welchen Zeitpunkten Patienten vakziniert werden sollten und mit welchen Standardtherapien Vakzinierungsansätze gut kombinierbar sind.

Daher bleibt nochmals zu verdeutlichen, dass für therapeutische Vakzinierungen in der gynäkologischen Onkologie klinische Studien, die von einem qualifizierten Team aus Klinikern und Wissenschaftlern durchgeführt werden, ein unverzichtbares Instrument zur kompetenten Behandlung von Patienten und zur Gewinnung zuverlässlicher Daten sind. Dem steht leider die zunehmende Kommerzialisierung teilweise unseriöser Vakzinetherapien außerhalb von Studien gegenüber, von denen Patienten Hilfe erwarten. Daher besteht trotz — oder gerade wegen — der hohen Medienpräsenz im Bereich „Immuntherapien gegen Krebs“ ein individualisierter Informationsbedarf, dem statische Informationsmöglichkeiten wie z. B. Internet-Texte nicht gerecht werden und der nur über den informierten betreuenden Arzt geleistet werden kann.

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