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Cocktail aus Immunbotenstoffen verleiht Immunzellen Ausdauer gegen Krebs

Die Natürlichen Killerzellen (NK-Zellen) des Immunsystems können Krebs wirksam bekämpfen, verlieren aber in der Regel zu schnell ihre Angriffslust, um solide Tumoren zurückzudrängen. Wissenschaftler im Deutschen Krebsforschungszentrum entdeckten nun, dass ein Cocktail aus drei verschiedenen Immunbotenstoffen die NK-Zellen langfristig aktiviert. In Mäusen lassen so angeregte NK-Zellen Tumoren schrumpfen. Auch NK-Zellen des Menschen werden durch den Cocktail anhaltend aktiviert.

PD Dr. Adelheid Cerwenka, Leiterin der Nachwuchsgruppe „Angeborene Immunität“ am DKFZ. © DKFZ

Die körpereigene Abwehr gliedert sich in das angeborene und das erworbene Immunsystem. Das angeborene System dient zur sofortigen Verteidigung des Körpers. Die Zellen des angeborenen Systems tragen keine spezifischen Rezeptoren, sondern reagieren gegen eine breites Spektrum von Keimen (Fresszellen, Granulozyten) oder veränderte Körperzellen (NK-Zellen). Im Gegensatz dazu tragen die T- und B-Lymphozyten, die zum erworbenen Immunsystem zählen, auf ihrer Oberfläche hochspezifische Rezeptormoleküle, die sich gegen Proteinkomponenten bestimmter Erreger richten. Treffen diese langlebigen Zellen, die eine Art Gedächtnis des Immunsystems darstellen, erneut auf den entsprechenden Erregern, so müssen sie sich erst vermehren, bevor sie eine schlagkräftige Abwehr aufbauen können. Deshalb vergehen einige Tage, bis die erworbene Abwehr einsatzfähig ist.

Krebs mithilfe des körpereigenen Abwehrsystems zu bekämpfen, ist ein vielversprechender Behandlungsansatz. Bei einigen wenigen Krebserkrankungen, etwa beim schwarzen Hautkrebs oder beim Prostatakarzinom, gehören Immuntherapien bereits zur klinischen Routine. Als besonders geeignete Waffen gegen den Krebs gelten die so genannten "Natürlichen Killerzellen" (NK-Zellen). Sie sind Bestandteil des angeborenen Immunsystems und haben den Vorteil, dass sie breit gegen Krebszellen verschiedenen Ursprungs reagieren. Außerdem töten NK-Zellen auch solche Tumorzellen, die ein bestimmtes Erkennungsmolekül verloren haben und die daher von anderen Immunzellen nicht mehr wahrgenommen werden können.

"Das große Problem bei einer Therapie mit NK-Zellen ist jedoch, dass sie ihre Aktivität, also ihre Angriffslust, schnell verlieren", erklärt Dr. Adelheid Cerwenka. Mit ihrer Arbeitsgruppe im Deutschen Krebsforschungszentrum sucht die Wissenschaftlerin nach Möglichkeiten, Krebstherapien auf der Basis von NK-Zellen zu entwickeln. "Therapieerfolge gibt es zwar bei bestimmten Formen von Blutkrebs, gegen solide Tumoren konnten NK-Zellen jedoch im klinischen Einsatz nur vereinzelt Erfolge erzielen", erklärt die Immunologin. Nun ist es dem Team um Cerwenka erstmals gelungen, das tödliche Potenzial der NK-Zellen der Maus mit einem Cocktail aus drei verschiedenen Immun-Botenstoffen (den Interleukinen 12, 15 und 18) zu verbessern: NK-Zellen, die in der Kulturschale aktiviert und dann in krebskranke Mäuse gespritzt wurden, bremsten signifikant das Tumorwachstum. Die Mäuse lebten deutlich länger, bei einem Viertel der Tiere verschwanden die Tumoren sogar vollständig. Unbehandelte NK-Zellen dagegen waren wirkungslos.

In den Mäusen vermehrten sich die mit dem Cocktail vorbehandelten NK-Zellen zunächst kräftig. Besonders bemerkenswert für die Forscher war, dass die NK-Zellen offenbar durch andere Immunzellen im Körper der erkrankten Mäuse erneut stimuliert und dadurch in einem aktiven Zustand gehalten wurden. Selbst nach drei Monaten entdeckten die DKFZ-Immunologen noch aktive, funktionsfähige NK-Zellen in Mäusen, sogar nachdem die Tumoren bereits abgestoßen worden waren. "Wir dachten bisher, ein solches immunologisches Gedächtnis gäbe es ausschließlich bei Zellen des erworbenen Immunsystems", sagt Cerwenka.

Allerdings konnten die NK-Zellen Tumoren nur dann zum Schrumpfen bringen, wenn die Mäuse zuvor mit Strahlen behandelt worden waren. In bestrahlten Mäusen waren viel mehr NK-Zellen an ihrem Wirkungsort im Tumorgewebe zu finden als in unbestrahlten Tieren. Warum das so ist, dafür haben Cerwenka und Kollegen einige Vermutungen, den genauen molekularen Grund kennen sie jedoch nicht. "Das Gute ist aber, dass wir diesen Effekt bei einem möglichen klinischen Einsatz von NK-Zellen durch die Kombination mit einer Strahlentherapie erreichen können." Auch NK-Zellen des Menschen zeigen in der Kulturschale nach Behandlung mit dem Cocktail alle molekularen Anzeichen einer langanhaltenden Aktivierung. Adelheid Cerwenka und ihr Team sind inzwischen bereits dabei, die Wirksamkeit der Killerzellen gegen menschliche Krebszellen zu erproben. "Wir hoffen, dass wir mit diesem neuartigen Ansatz die Entwicklung von NK-Zelltherapien gegen Krebs voranbringen können", sagt die Immunologin.

Publikation:
Jing Ni, Matthias Miller, Ana Stojanovic, Natalio Garbi und Adelheid Cerwenka: Sustained effector function of IL-12/15/18 preactivated NK cells against established tumors. Journal of Experimental Medicine 2012, DOI: 10.1084/jem.20120944

Glossar

  • Immunologie ist eine Wissenschaft, die sich u. a. mit den Abwehrreaktionen von Mensch und Tier gegen Organismen wie Bakterien, Pilze und Viren, aber auch mit Abwehrreaktionen gegen fremde Zellen und Gewebe bzw. gegen eigene Zellen und Gewebe (Autoimmunreaktionen) beschäftigt.
  • Interleukine sind Proteine, die als Botenstoffe die Immunantwort stimulieren. Sie regen u. a. die Teilung der B-Lymphozyten an, die für die Produktion von Antikörpern sorgen.
  • Lymphozyten sind eine Klasse der weißen Blutkörperchen, die in B- und T-Lymphozyten unterteilt werden und bei der Immunantwort des Körpers unterschiedliche Funktionen übernehmen (z. B. produzieren B-Lymphozyten Antikörper).
  • Proteine (oder auch Eiweiße) sind hochmolekulare Verbindung aus Aminosäuren. Sie übernehmen vielfältige Funktionen in der Zelle und stellen mehr als 50 % der organischen Masse.
  • Rezeptoren sind Moleküle, die u. a. auf Zelloberflächen anzutreffen sind und die in der Lage sind, ein genau definiertes Molekül – ihren Liganden – zu binden. Das Zusammentreffen von Ligand und Rezeptor kann eine Abfolge von Reaktionen innerhalb der Zelle auslösen.
  • Unter Zelltherapie versteht man die Behandlung von Patienten mit lebenden Zellen, um kranke Zellen zu ersetzen oder durch neue, voll funktionsfähige Zellen zu unterstützen.
  • Der Prostatakrebs ist ein bösartiger Tumor der Vorsteherdrüse.
  • Ein Tumor ist eine Gewebsschwellung durch abnormales Zellwachstum, die gutartig oder bösartig sein kann. Gutartige (benigne) Tumore sind örtlich begrenzt, während Zellen bösartiger (maligner) Tumore abgesiedelt werden können und in andere Gewebe eindringen können, wo sie Tochtergeschwulste (Metastasen) verursachen.
  • Eine Immuntherapie ist eine Behandlungsform von Krankheiten, bei der das Immunsystem einbezogen und ausgenutzt wird. Immuntherapeutische Verfahren werden unter anderem für die Behandlung von Allergien, Krebs, Infektions- und Autoimmunkrankheiten eingesetzt.
  • In der Strahlentherapie (oder auch: Radiotherapie) werden verschiedene Formen der Strahlung, insbesondere hochenergetische, ionisierende Strahlung (z.B. Röntgen-, Beta- und Gammastrahlen) zur Behandlung von Krankheiten, speziell bösartiger Tumore, eingesetzt.
  • Leukämie ist eine bösartige Erkrankung (Krebs) des blutbildenden Systems. Durch die vermehrte Bildung entarteter weißer Blutkörperchen und ihrer Vorstufen wird die Blutbildung im Knochenmark gestört. Andere Blutbestandteile werden verdrängt und es kommt dadurch zu Anämie (Blutarmut), Infektionen und Blutungen, die letztlich zum Tod führen, wenn die Leukämie nicht behandelt wird.
  • Die Prostata oder Vorsteherdrüse ist eine männliche Geschlechtsdrüse, die ein Sekret produziert, das bei der Ejakulation in die Harnröhre abgegeben wird und sich dort mit dem Samen vermischt.
  • Das Immunsystem ist das körpereigene Abwehrsystem von Lebewesen, das Gefahren durch Krankheitserreger abwenden soll. Es schützt vor körperfremden Substanzen und vernichtet anormale (entartete) Körperzellen. Dies wird durch ein komplexes Zusammenspiel mehrerer Organe, Zelltypen und chemischer Moleküle vermittelt.
  • T-Killerzellen werden auch zytotoxische T-Zellen genannt und sind spezialisierte Immunzellen (weiße Blutkörperchen). Sie zählen zu den T-Lymphozyten und sind damit ein wesentlicher Bestandteil des spezifischen Immunsystems. T-Killerzellen vermitteln die zelluläre Immunantwort, d.h. sie zerstören körperfremde Zellen bzw. von Krankheitserregern befallene körpereigne Zellen. Sie greifen auch körpereigene Zellen mit veränderter Oberflächenstruktur (z.B. Krebszellen) an.
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