Durch Pflanzenviren ausgelöste Immunantwort zerstört Krebszellen effektiv

Ein Virus, das häufig Augenbohnen befällt, zeigt großes Potenzial als kostengünstige und wirksame Immuntherapie gegen Krebs – und Wissenschaftler enthüllen, warum.

In einer in Cell Biomaterials veröffentlichten Studie untersuchte ein Team unter der Leitung von Chemie- und Nanotechnik-Experten der University of California in San Diego genauer, warum das Cowpea-Mosaikvirus (CPMV) – anders als andere Pflanzenviren – das Immunsystem so effektiv aktiviert, dass es Krebszellen erkennt und zerstört.

Die Studie trägt den Titel: „Vergleichende Analyse von Pflanzenviren für die Entwicklung von immuntherapeutischen Medikamenten gegen Krebs“ und wurde in der Zeitschrift Cells Biomaterials veröffentlicht.

Antitumorwirkung von CPMV

In präklinischen Studien zeigte CPMV eine starke Antitumoraktivität in verschiedenen Mausmodellen sowie bei krebskranken Hunden. Bei direkter Verabreichung in Tumore rekrutiert CPMV angeborene Immunzellen – wie Neutrophile, Makrophagen und natürliche Killerzellen – in die Tumormikroumgebung, um Tumorzellen zu zerstören.

Dadurch werden B- und T-Zellen aktiviert, wodurch ein systemisches und langfristiges Immungedächtnis entsteht. Dieser „Neustart“ des Immunsystems trägt nicht nur zur Zerstörung des Zieltumors bei, sondern bereitet den Körper auch darauf vor, Metastasen in anderen Körperteilen zu erkennen und zu beseitigen.

„Es ist bemerkenswert, dass es CPMV und nicht andere Pflanzenviren sind, die eine Antitumorreaktion auslösen“, sagt Nicole Steinmetz, Inhaberin des Leo and Trude Szilard-Lehrstuhls an der Jacobs School of Engineering und der Abteilung für Chemie- und Nanoingenieurwesen an der UC San Diego und Hauptautorin der Studie.

„Diese Studie gibt uns Einblicke, warum CPMV so effektiv funktioniert“, fügte der Erstautor Anthony Omole, ein Doktorand in Steinmetz‘ Labor, hinzu.

„Das Aufregendste war, dass menschliche Immunzellen, obwohl CPMV sie nicht infiziert, dennoch darauf reagieren und in einen aktiven Zustand umprogrammiert werden, wodurch sie letztlich darauf trainiert werden, Krebszellen zu erkennen und zu zerstören.“

Was ist das Geheimnis von CPMV?

Die Schlüsselfrage bei der Übertragung von CPMV in die menschliche Krebsbehandlung lautet: Was macht dieses Pflanzenvirus im Kampf gegen Krebs so wirksam?

Um das herauszufinden, verglichen Omole, Steinmetz und ihre Kollegen am National Nanotechnology Characterization Laboratory des National Cancer Institute (NCI) CPMV mit dem Cowpea chlorotic spot mosaic virus (CCMV), einem eng verwandten Pflanzenvirus, das keine Antitumoraktivität zeigt, wenn es in Tumore injiziert wird.

Beide Viren haben eine ähnliche Partikelgröße und werden mit der gleichen Geschwindigkeit von menschlichen Immunzellen aufgenommen. Innerhalb der Zelle laufen die Reaktionen jedoch unterschiedlich ab.

Wie funktioniert CPMV anders?

• CPMV stimuliert Interferone vom Typ I, II und III, Proteine mit bekannten Antikrebseigenschaften.

  „Das ist besonders interessant, weil die ersten Krebsimmuntherapiemedikamente rekombinante Interferone waren“, bemerkte Omole.

• CCMV hingegen aktiviert entzündungsfördernde Interleukine, die nicht zu einer effektiven Tumorabtötung führen.

Auch innerhalb von Säugetierzellen werden Viren unterschiedlich verarbeitet:

• CPMV-RNA bleibt länger bestehen und gelangt in das Endolysosom, wo sie den Toll-like-Rezeptor 7 (TLR7) aktiviert, ein Schlüsselelement bei der Auslösung der antiviralen und antitumoralen Immunantwort.
• CCMV-RNA erreicht diesen Aktivierungspunkt nicht und löst dementsprechend nicht die notwendigen Immunmechanismen aus.

Vorteile in der Produktion

Ein weiterer Vorteil von CPMV ist, dass es ein kostengünstiges Immuntherapeutikum sein kann. Im Gegensatz zu vielen aktuellen Medikamenten, deren Produktion aufwendig und teuer ist, kann CPMV mithilfe von Molekularfarming gezüchtet werden.

„Es kann in Pflanzen nur mithilfe von Sonnenlicht, Erde und Wasser angebaut werden“, sagte Omole.

Nächste Schritte: Klinische Studien

Das Team arbeitet daran, CPMV in klinische Studien zu bringen.

„Diese Studie liefert wichtige Erkenntnisse zum Wirkmechanismus von CPMV. Wir bereiten nun aktiv die nächsten Schritte vor, um den wirksamsten Kandidaten auszuwählen, der sowohl eine Antitumorwirkung als auch Sicherheit bietet“, sagte Steinmetz.

„Jetzt ist es an der Zeit. Wir sind bereit, von der Laborforschung zu klinischen Studien überzugehen.“