Antigenspezifische DNA-Immunisierung in Kombination mit IDO-kodierenden Plasmiden zur Therapie der experimentellen Typ I-Allergie

Derzeit stellt die allergenspezifische Immuntherapie die einzige nicht allein antisymptomatische Behandlungsform zur langfristigen Therapie von Typ I-Allergien dar, welche grundlegende Änderungen im immunologischen Geschehen induziert. Sie ist jedoch verbesserungswürdig in Bezug auf Behandlungsdauer, Erfolgschancen und Nebenwirkungen. Daher wurde in dieser Arbeit eine Strategie zur Therapie von Typ I-Allergien entwickelt und evaluiert, welche auf der Inhibition allergenspezifischer T-Zellen durch Dendritische Zellen (DC), die selektiv nach DNA-Immunisierung sowohl das relevante Allergen als auch Indolamin 2,3-dioxygenase (IDO) konstitutiv produzieren, basiert. IDO ist ein Enzym aus dem Tryptophan-Stoffwechsel, dessen Produktion durch DC einen lokalen immunsuppressiven Mechanismus induziert und in verschiedenen Situationen mit der Induktion peripherer Toleranz assoziiert ist. Zunächst wurden Plasmide hergestellt, die entweder IDO alleine oder IDO zusammen mit dem Antigen unter der Kontrolle des ubiquitär aktiven CMV- bzw. des DC-spezifischen Fascin-Promotors kodieren. Die Überprüfung der IDO-Expression durch die monocistronischen Plasmide anhand von Transfektionsexperimenten in vitro ergab, dass die IDO-Expression unter der Kontrolle des CMV-Promotors sehr viel stärker ausfiel als unter der Kontrolle des Fascin-Promotors. Nach Transfektion mit den bicistronischen Vektoren, in denen die Transgene für das Antigen und IDO durch eine IRES-Sequenz verbunden waren, war die IDO-Expression jedoch insgesamt sehr schwach. Im Rahmen der Überprüfung der Funktionalität der IDO-Expressionplasmide in vivo unter Verwendung der Genpistole wurden daher lediglich Plasmide getestet, die alleine IDO unter der Kontrolle des CMV-Promotors bzw. des Fascin-Promotors kodieren. Auch in vivo wurde eine stärkere IDO-Expression nach biolistischer Transfektion mit solchen Vektoren beobachtet, in denen der CMV-Promotor zur Expressionskontrolle verwendet wurde. Die Analyse des Einflusses einer Koexpression von IDO auf die durch biolistische Immunisierung mit einem antigenkodierenden Vektor induzierte systemische Immunantwort offenbarte einen inhibitorischer Effekt für den Fall, dass die Antigenproduktion mittels des Fascin-Promotors auf DC fokussiert war und die Expression des koapplizierten IDO-Transgens unter der Kontrolle des CMV-Promotors stand. In diesem Fall wurde eine Reduktion der antigenspezifischen IgG1- und IgG2a-Produktion, eine verringerte Sekretion von IFN-y durch restimulierte Milz- und Lymphknotenzellen sowie eine Reduktion der Zahl antigenspezifischer CD8+ Effektor-T-Zellen nachgewiesen. Im Mausmodell der IgE-vermittelten Typ I-Allergie wurde weiterhin gezeigt, dass nach prophylaktischer biolistischer Vakzinierung unter Verwendung dieser Vektorkombination eine Inhibition der durch die Vakzinierung bedingten antigenspezifischen Th1-Immunantwort ausgelöst wurde. Die Suppression der Th2-Antwort, welche durch Transfektion mit dem Antigenkodierenden Vektor unter Kontrolle des Fascin-Promotors bewirkt wurde, wurde durch Kotransfektion mit den IDO-kodierenden Vektoren aufrecht erhalten.

Mechanismen der Antigenpräsentation bei der Induktion der CD8-T-Zellantwort gegen das murine Cytomegalovirus

Die Kontrolle der Cytomegalovirus(CMV)-Infektion durch CD8 T-Zellen ist abhängig von der effizienten MHC-Klasse-I-Präsentation viraler Peptide auf der Zelloberfläche. Um die Erkennung infizierter Zellen zu unterdrücken, interferieren während der Early (E)-Phase der murinen CMV (mCMV)-Infektion virale Immunevasine mit dem intrazellulären Transport von Peptid-MHC-I (pMHC-I) Komplexen. Den Immunevasinen gelingt es allerdings nicht, ein Priming mCMV-spezifischer CD8 T-Zellen zu verhindern. Daher wurde angenommen, dass die Initiation der antiviralen CD8 T-Zellantwort primär auf der Cross-Präsentation viraler Peptide auf nicht-infizierten, professionellen Antigen-präsentierenden Zellen (profAPC) beruht und damit unabhängig von viralen Immunevasionsmechanismen ist.rnIm Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde mittels BAC-Mutagenese eine mCMV-Rekombinante generiert, um die direkte Präsentation viraler Peptide durch die zusätzliche Expression des zentralen Immunevasins m152 bereits in der Immediate Early (IE)-Phase verstärkt zu unterdrücken. Wie erwartet reduzierte die verstärkte m152-Expression sowohl in der IE- als auch in der E-Phase die pMHC-I-Präsentation in vitro. Dies führte überraschenderweise nach Infektion immunkompetenter BALB/c-Mäuse (Haplotyp H-2d) zu einer verminderten CD8 T-Zellantwort und damit zur Verschlechterung der Kontrolle der Infektion im drainierenden Lymphknoten. Diese Beobachtungen weisen erstmals auf einen wichtigen Beitrag der direkten Antigenpräsentation bei der Initiation der mCMV-spezifischen CD8 T-Zellantwort im immunkompetenten Wirt hin. Zusätzlich konnte auch nach mCMV-Infektion von Cross-Präsentations-defizienten Mäusen (Haplotyp H-2b) eine antivirale CD8 T-Zellantwort initiiert werden. Diese Beobachtung bestätigt, dass durch direkte Antigenpräsentation auf infizierten profAPC trotz viraler Immunevasionsmechanismen eine CD8 T-Zellantwort induziert werden kann. Allerdings wurde weder die antivirale CD8 T-Zellantwort noch die Kontrolle der Infektion im Haplotyp H-2b durch die verstärkte m152-Expression moduliert.rnIn einem weiteren Teil der Arbeit konnte im klinisch relevanten Modellsystem der mCMV-Infektion von Knochenmarktransplantations (KMT)-Rezipienten (Haplotyp H-2d) gezeigt werden, dass die verstärkte m152-Expression die Rekrutierung IE1-spezifischer CD8 T-Zellen in die infizierte Lunge unterdrückt. Dies konnte sowohl früh nach Infektion, als auch während der viralen Latenz nachgewiesen werden. Zusätzlich war die Rekrutierung IE1-spezifischer CD8 T-Zellen in die Lunge deutlich vermindert in Ld--Rezipienten von Ld+-hämatopoetischen Zellen, die das IE1-präsentierende MHC-I-Molekül Ld nicht auf den nicht-hämatopoetischen Gewebszellen exprimieren. Diese Beobachtungen zeigen, dass die Rekrutierung antiviraler CD8 T-Zellen in ein peripheres Organ von der direkten Antigenpräsentation auf nicht-hämatopoetischen, infizierten Gewebszellen bestimmt wird.rnIn der vorliegenden Arbeit konnte somit erstmals gezeigt werden, dass trotz viraler Immunevasionsmechanismen nach mCMV-Infektion des immunkompetenten Wirtes und des KMT-Rezipienten die antivirale CD8 T-Zellantwort von der direkten Antigenpräsentation bestimmt wird.

Erkennung der alpha-Kette des GM-CSF-Rezeptors (CSF2RA) durch einen HLA-unabhängigen alpha:beta-T-Zellrezeptor

Aus dem tumorreaktiven T-Zellrepertoire der Melanompatientin Ma-Mel-86/INTH, bei der im Verlauf Lymphknotenmetastasen HLA-Klasse I-negativer Tumorzellen auftraten, wurden durch Stimulation mit autologen Tumorzellen CD8+ T-Zellklone isoliert und expandiert, die auf Melanomzellen der Patientin CSF2RA (engl. GM-CSF receptor alpha chain) in HLA-unabhängiger Weise erkannten. Aus einem der T-Zellklone wurde ein CSF2RA-reaktiver α:β-T-Zellrezeptor (TCR, engl. T-cell receptor) kloniert (Bezeichnung: TCR-1A.3/46). Die α-Kette des TCR enthielt die Domänen TRAV14/DV4*01, TRAJ48*01 und TRAC*01, die β-Kette die Domänen TRBV10-3*01, TRBD2*01, TRBJ2-7*01 und TRBC2*01. Durch Austausch der humanen konstanten gegen die homologen murinen Domänen wurde der TCR optimiert (Bezeichnung: cTCR-1A.3/46) und hinsichtlich seiner Expression und Funktionalität nach retroviralem Transfer in humane PBMC (engl. peripheral blood mononuclear cells) im 51Chromfreisetzungstest, im IFN-γ-ELISpot-Assay und in einem Degranulations-Assay validiert. TCR-transgene T-Zellen lysierten nicht nur spezifisch die HLA-defizienten, CSF2RA+ Melanomlinien des Modells Ma-Mel-86, sondern erkannten auch Zelllinien verschiedener Spezies nach Transfektion von CSF2RA sowie Monozyten, Granulozyten, dendritische Zellen und ein breites Spektrum hämatologischer Malignome myeloiden Ursprungs ungeachtet deren HLA-Phänotypen. Lymphatische Zellen sowie CD34+ Blutstammzellen wurden in In vitro-Untersuchungen nicht erkannt. Der Zusatz von GM-CSF zu Zellen, die CSF2RA und CSF2RB exprimierten, inhibierte die Erkennung durch TCR-transgene PBMC, während die Koexpression der α- und der ß-Kette des GM-CSF-Rezeptors alleine keinen negativen Effekt auf die Erkennung hatte. Daraus war zu schließen, dass CSF2RA präferentiell freistehend und weniger nach Integration in den heteromultimerischen GM-CSF-Rezeptor-Komplex erkannt wurde. In der zweidimensionalen Collier-de-Perles-Visualisierung der IMGT-Datenbank (engl. International immunogenetics information system) wies der CSF2RA-reaktive TCR-1A.3/46 im Vergleich zu TCR von konventionellen, HLA-restringierten T-Zellen keine Besonderheiten auf. Darüber hinaus waren auch die von den HLA-unabhängigen T-Zellen exprimierten CD8-Moleküle identisch zu den CD8-Molekülen HLA-abhängiger CTL (engl. cytotoxic T lymphocytes). Die Präsenz von CD8-Molekülen förderte die HLA-unabhängige Erkennung von CSF2RA, schien aber dafür nicht zwingend erforderlich zu sein, da Antikörper gegen CD8 die Erkennung zu ca. 65 % blockierten und TCR-transgene CD4+ T-Zellen im Vergleich zu TCR-transduzierten CD8+ T-Zellen eine deutlich verringerte, aber noch erhaltene Funktionalität aufwiesen. Es ist derzeit nicht klar, ob HLA-unabhängige T-Zellen gegen CSF2RA im peripheren Blut der Patientin vorkamen, weil sie der im Tiermodell postulierten Thymusselektion MHC-unabhängiger TCR (Tikhonova et al., Immunity 36:79, 2012) entkommen waren, oder weil ein ursprünglich gegen einen HLA-Peptid-Komplex gerichteter TCR eine HLA-unabhängige Kreuzreaktivität aufwies. CSF2RA verbessert die Glucoseutilisation in malignen Zellen, und es wurden ihm embryotrophe Eigenschaften zugeschrieben (Spielholz et al., Blood 85:973, 1995; Sjöblom et al., Biol. Reprod. 67:1817, 2002). Damit kann CSF2RA malignes Wachstum fördern und ist somit ein potentielles Zielmolekül für die Immuntherapie. Seine HLA-unabhängige Erkennung würde sowohl die HLA-Vielfalt als auch den HLA-Verlust als typische Limitationen der T-Zellimmuntherapie umgehen. Zur Überprüfung der In vivo-Spezifität des HLA-unabhängigen TCR gegen CSF2RA und damit zum Ausschluss relevanter off-tumor-/on-target- bzw. off-tumor-/off-target-Effekte ist jedoch eine Testung in einem präklinischen Tiermodell erforderlich.

Aesthetic outcome and oncological safety of nipple-areola complex replantation after mastectomy and immediate breast reconstruction

Immediate breast reconstruction (IBR) has become an established procedure for women necessitating mastectomy. Traditionally, the nipple-areola complex (NAC) is resected during this procedure. The NAC, in turn, is a principal factor determining aesthetic outcome after breast reconstruction, and due to its particular texture and shape, a natural-looking NAC can barely be reconstructed with other tissues. The aim of this study was to assess the oncological safety as well as morbidity and aesthetic outcome after replantation of the NAC some days after IBR. Retrospective analysis of 85 patients receiving 88 mastectomies and IBR between 1998 and 2007 was conducted. NAC (n=29) or the nipple alone (n=23) were replanted 7 days (median, range 2-10 days) after IBR in 49 patients, provided the subareolar tissue was histologically negative for tumour infiltration. Local recurrence rate was assessed after 49 months (median, range 6-120 months). Aesthetic outcome was evaluated by clinical assessment during routine follow-up at least 12 months after the last intervention. Malignant involvement of the subareolar tissue was found in eight cases (9.1%). Patients qualifying for NAC replantation were in stage 0 in 29%, stage I in 15%, stage IIa in 31%, stage IIb in 17% and stage III in 8%. Total or partial necrosis occurred in 69% and 26% if the entire NAC or only the nipple were replanted, respectively (P<0.01). Depigmentation was seen in 52% and corrective surgery was done in 11 out of 52 NAC or nipple replantations. Local recurrence and isolated regional lymph node metastasis were observed in one single case each. Another 5.8% of the patients showed distant metastases. We conclude that the replantation of the NAC in IBR is oncologically safe, provided the subareolar tissue is free of tumour. However, the long-term aesthetic outcome of NAC replantation is not satisfying, which advocates replanting the nipple alone.

Four-arm robotic lobectomy for the treatment of early-stage lung cancer

We investigated the feasibility and safety of four-arm robotic lung lobectomy in patients with lung cancer and described the robotic lobectomy technique with mediastinal lymph node dissection.

Readaptation of the peritoneum following extended pelvic lymphadenectomy and cystectomy has a significant beneficial impact on early postoperative recovery and complications: results of a prospective randomized trial

Prolonged postoperative pain and delayed intestinal transit are frequent problems following extended pelvic lymph-node dissection (PLND) and cystectomy.

Potential influence of the anesthetic technique used during open radical prostatectomy on prostate cancer-related outcome: a retrospective study

Recently published studies suggest that the anesthetic technique used during oncologic surgery affects cancer recurrence. To evaluate the effect of anesthetic technique on disease progression and long-term survival, we compared patients receiving general anesthesia plus intraoperative and postoperative thoracic epidural analgesia with patients receiving general anesthesia alone undergoing open retropubic radical prostatectomy with extended pelvic lymph node dissection.

DW-MRI of the urogenital tract: applications in oncology

Diffusion-weighted magnetic resonance imaging (DW-MRI) appears to hold promise as a non-invasive imaging modality in the detection of early microstructural and functional changes of different organs. DW-MRI is an imaging technique with a high sensitivity for the detection of a large variety of diseases in the urogenital tract. In kidneys, DW-MRI has shown promise for the characterization of solid lesions. Also in focal T1 hyperintense lesions DW-MRI was able to differentiate hemorrhagic cysts from tumours according to the lower apparent diffusion coefficient (ADC) values reported for renal cell carcinomas. Promising results were also published for the detection of prostate cancer. DW-MRI applied in addition to conventional T2-weighted imaging has been found to improve tumour detection. On a 3 T magnetic resonance unit ADC values were reported to be lower for tumours compared with the normal-appearing peripheral zone. The combined approach of T2-weighted imaging and DW-MRI also showed promising results for the detection of recurrent tumour in patients after radiation therapy. DW-MRI may improve the performance of conventional T2-weighted and contrast-enhanced MRI in the preoperative work-up of bladder cancer, as it may help in distinguishing superficial from muscle invasive bladder cancer, which is critical for patient management. Another challenging application of DW-MRI in the urogenital tract is the detection of pelvic lymph node metastases. As the ADC is generally reduced in malignant tumours and increased under inflammatory conditions, reduced ADC values were expected in patients with lymph node metastases.

Diffusion-weighted MRI in head and neck radiology: applications in oncology

Extracranial application of diffusion-weighted magnetic resonance imaging (MRI) has gained increasing importance in recent years. As a result of technical advances, this new non-invasive functional technique has also been applied in head and neck radiology for several clinical indications. In cancer imaging, diffusion-weighted MRI can be performed for tumour detection and characterization, monitoring of treatment response as well as the differentiation of recurrence and post-therapeutic changes after radiotherapy. Even for lymph node staging promising results have been reported recently. This review article provides overview of potential applications of diffusion-weighted MRI in head and neck with the main focus on its applications in oncology.

Intratumoral budding as a potential parameter of tumor progression in mismatch repair-proficient and mismatch repair-deficient colorectal cancer patients

In colorectal cancer, tumor budding at the invasive front (peritumoral budding) is an established prognostic parameter and decreased in mismatch repair-deficient tumors. In contrast, the clinical relevance of tumor budding within the tumor center (intratumoral budding) is not yet known. The aim of the study was to determine the correlation of intratumoral budding with peritumoral budding and mismatch repair status and the prognostic impact of intratumoral budding using 2 independent patient cohorts. Following pancytokeratin staining of whole-tissue sections and multiple-punch tissue microarrays, 2 independent cohorts (group 1: n = 289; group 2: n = 222) with known mismatch repair status were investigated for intratumoral budding and peritumoral budding. In group 1, intratumoral budding was strongly correlated to peritumoral budding (r = 0.64; P < .001) and less frequent in mismatch repair-deficient versus mismatch repair-proficient cases (P = .177). Sensitivity and specificity for lymph node positivity were 72.7% and 72.1%. In mismatch repair-proficient cancers, high-grade intratumoral budding was associated with right-sided location (P = .024), advanced T stage (P = .001) and N stage pN (P < .001), vascular invasion (P = .041), infiltrating tumor margin (P = .003), and shorter survival time (P = .014). In mismatch repair-deficient cancers, high intratumoral budding was linked to higher tumor grade (P = .004), vascular invasion (P = .009), infiltrating tumor margin (P = .005), and more unfavorable survival time (P = .09). These associations were confirmed in group 2. High-grade intratumoral budding was a poor prognostic factor in univariate (P < .001) and multivariable analyses (P = .019) adjusting for T stage, N stage distant metastasis, and adjuvant therapy. These preliminary results on 511 patients show that intratumoral budding is an independent prognostic factor, supporting the future investigation of intratumoral budding in larger series of both preoperative and postoperative rectal and colon cancer specimens.

Immunophenotyping analysis in invasive micropapillary carcinoma of the breast: Role of CD24 and CD44 isoforms expression

We analyzed immunohistochemically the expression of CD24 and spliced variants of CD44v5 and v9 in invasive micropapillary carcinoma (IMPC) of the breast that is a rather aggressive tumor characterized by alteration of cells adhesion molecules, early lymph node metastases and poor prognosis. We analyzed 31 high-grade IMPCs and compared their expression to 22 high grade (G3) invasive ductal carcinomas of the breast (IDCs). We found a higher expression of CD24 in high-grade IMPCs with a peculiar inverted apical localization, compared to IDCs, showing a strong cytoplasmic staining; normal breast tissue resulted completely negative. IMPCs showed reduced expression of CD44v5 and CD44v9 compared with IDCs, but without a statistical significant difference. This study demonstrated that IMPC represents a distinct entity of breast carcinoma with high expression of CD24 with a typical inverted apical membrane pattern and reduction of CD44 isoforms v5 and v9, compared to IDCs. These features could explain the high lymph-vascular invasion propensity and higher metastatic capability of these tumors and could be a useful tool for a future targeted therapy.

Differential efficacy of three cycles of CMF followed by tamoxifen in patients with ER-positive and ER-negative tumors: long-term follow up on IBCSG Trial IX

The benefit of adjuvant chemotherapy in postmenopausal patients with estrogen receptor (ER)-positive lymph node-negative breast cancer is being reassessed.

Diffusion-weighted magnetic resonance imaging detects local recurrence after radical prostatectomy: initial experience

Current conventional cross-sectional imaging techniques, such as contrast-enhanced computed tomography and magnetic resonance imaging (MRI), are largely inaccurate in detecting local recurrence after radical prostatectomy. We report on five patients with biochemical recurrence after radical retropubic prostatectomy and pelvic lymph node dissection for whom local recurrence could only be detected with diffusion-weighted (DW) MRI. Prior to DW-MRI, all patients had negative digital rectal examinations, negative or equivocal conventional cross-sectional imaging, and negative bone scans. All suspicious lesions on DW-MRI imaging were histologically proved to be local recurrences of prostate cancer after either transrectal ultrasound-guided or transurethral biopsy. These results should encourage other centres to test our findings.

Lymphadenectomy for bladder cancer: indications and controversies

Pelvic lymph node dissection (PLND) at the time of cystectomy remains the most accurate method of staging and can have a positive impact on cancer control, and there is general agreement as to its necessity at the time of surgery. There is, however, a lack of consensus regarding the terminology of PLND and controversy concerning the optimal extent of lymph node dissection, especially because recent investigations have suggested a survival benefit with extended PLND.

In vivo analysis of uropod function during physiological T cell trafficking

Migrating lymphocytes acquire a polarized phenotype with a leading and a trailing edge, or uropod. Although in vitro experiments in cell lines or activated primary cell cultures have established that Rho-p160 coiled-coil kinase (ROCK)-myosin II-mediated uropod contractility is required for integrin de-adhesion on two-dimensional surfaces and nuclear propulsion through narrow pores in three-dimensional matrices, less is known about the role of these two events during the recirculation of primary, nonactivated lymphocytes. Using pharmacological antagonists of ROCK and myosin II, we report that inhibition of uropod contractility blocked integrin-independent mouse T cell migration through narrow, but not large, pores in vitro. T cell crawling on chemokine-coated endothelial cells under shear was severely impaired by ROCK inhibition, whereas transendothelial migration was only reduced through endothelial cells with high, but not low, barrier properties. Using three-dimensional thick-tissue imaging and dynamic two-photon microscopy of T cell motility in lymphoid tissue, we demonstrated a significant role for uropod contractility in intraluminal crawling and transendothelial migration through lymph node, but not bone marrow, endothelial cells. Finally, we demonstrated that ICAM-1, but not anatomical constraints or integrin-independent interactions, reduced parenchymal motility of inhibitor-treated T cells within the dense lymphoid microenvironment, thus assigning context-dependent roles for uropod contraction during lymphocyte recirculation.