Wissenschaftler entwickeln einzigartige Immunzellen zur Herstellung eines wirksamen Krebsimpfstoffs

In einer neuen Studie, die in Cancer Immunology Research veröffentlicht wurde, haben Wissenschaftler der Icahn School of Medicine am Mount Sinai eine neue Methode zur Erzeugung von Milliarden seltener Immunzellen entwickelt, die als konventionelle dendritische Zellen Typ I (cDC1) bekannt sind. Damit wird möglicherweise der Weg für eine neue Klasse gebrauchsfertiger zellulärer Krebsimpfstoffe geebnet.

Diese dendritischen Zellen spielen eine Schlüsselrolle bei der Auslösung und Aufrechterhaltung der Immunantwort gegen Tumore. Sie sind im menschlichen Körper extrem selten und lassen sich nur schwer in großen Mengen isolieren. Ein neues serumfreies Kultursystem, das vom Mount Sinai-Team entwickelt wurde, ermöglicht die Produktion von fast 3 Milliarden funktionalen cDC1s aus nur 1 Million hämatopoetischer Stammzellen (HSCs) aus Nabelschnurblut – eine bisher nie erreichte Leistung.

„Dies ist ein wichtiger Schritt hin zur Entwicklung universeller zellbasierter Krebsimpfstoffe“, sagte die leitende Studienautorin Dr. Nina Bhardwanj, Inhaberin des Ward-Coleman-Lehrstuhls für Krebsforschung und Leiterin des Labors für Impfstoffe und Zelltherapie an der Icahn School of Medicine am Mount Sinai.
„Konventionelle dendritische Zellen des Typs I sind unerlässlich, um das Immunsystem zur Krebsbekämpfung zu mobilisieren, konnten aber bisher kaum in dem für den klinischen Einsatz erforderlichen Umfang produziert werden. Diese Hürde haben wir nun überwunden.“

Im Gegensatz zu anderen dendritischen Zelltypen besitzen cDC1 die einzigartige Fähigkeit, Tumorantigene zu kreuzpräsentieren, ein Schlüsselmechanismus zur Aktivierung krebsbekämpfender T-Zellen. Ihr Vorhandensein in Tumoren ist eng mit besseren Behandlungsergebnissen und einer erfolgreichen Reaktion auf Immun-Checkpoint-Inhibitoren verbunden. Bei Krebspatienten sind Anzahl und Funktion von cDC1 jedoch häufig reduziert.

„Unsere Methode ermöglicht nicht nur die skalierbare Produktion von cDC1, sondern erhält auch deren Fähigkeit, in präklinischen Modellen eine starke Antitumor-Immunantwort hervorzurufen“, sagte Dr. Srikumar Balan, Co-Autor der Studie und außerordentlicher Professor in der Abteilung für Hämatologie und Medizinische Onkologie der Icahn School of Medicine.
„Dies eröffnet die Möglichkeit zur Entwicklung gebrauchsfertiger Zellimpfstoffe, die bei verschiedenen Krebsarten nützlich sein könnten.“

In der in Zusammenarbeit mit dem Mather Research Institute in Brisbane (Australien) durchgeführten Studie wurden humanisierte Mausmodelle verwendet, um die Eignung von im Labor gezüchtetem cDC1 als Krebsimpfstoff zu testen.

Dies ist das erste Beispiel für die skalierbare Produktion von authentischem, funktionalem humanem cDC1 mithilfe eines serumfreien Protokolls. Den Forschern gelang es, aus nur einer Million Nabelschnurblut-HSCs fast drei Milliarden cDC1 zu erzeugen. Diese Zellen behielten nicht nur ihre Identität und Reinheit, sondern zeigten auch wichtige Immunfunktionen – darunter eine effiziente Antigen-Kreuzpräsentation und die Fähigkeit, T-Zellen zu aktivieren –, was sie zu einer hochwirksamen Impfstoffplattform macht. Diese cDC1 wurden anschließend in vivo in humanisierten Tumormodellen getestet und zeigten dort die Fähigkeit, eine starke Anti-Tumor-Immunantwort hervorzurufen.

Die Auswirkungen dieser Arbeit sind weitreichend. Sie legt den Grundstein für eine neue Art der Krebsimmuntherapie: einen universellen, gebrauchsfertigen Zellimpfstoff, der das körpereigene Immunsystem zur Krebsbekämpfung nutzt. Da cDC1s eine zentrale Rolle bei der Auslösung einer starken T-Zell-Reaktion spielen, könnte dieser Ansatz die Wirksamkeit bestehender Behandlungen wie Checkpoint-Inhibitoren deutlich verbessern und für den Einsatz bei einer Reihe von Krebserkrankungen angepasst werden.

Zweitens bietet die Methode den Forschern ein beispielloses Instrument zur Untersuchung der Biologie von cDC1 im gesunden und kranken Zustand und trägt dazu bei, neue Aspekte ihrer Rolle bei der Immunüberwachung und Tumorresistenz aufzudecken.

„Es geht nicht nur darum, die Zellproduktion zu steigern“, fügte Dr. Bhardwanj hinzu.
„Es geht darum, die Art und Weise, wie wir Immuntherapien entwickeln, zu verändern: Sie wirksamer, zugänglicher und individueller zu gestalten.“