Newcastle disease Virus-vermittelte Tumorzelllyse im Pankreaskarzinom

Schwaiger, Theresa GND

Das Pankreaskarzinom gehört zu den wenigen malignen Erkrankungen mit einer Fünf-Jahres-Überlebensrate im nur einstelligen Bereich, die sich seit mehr als dreißig Jahren nicht wesentlich verändert hat. Trotz intensiver Forschung sind die Therapieerfolge bei Patienten mit Pankreaskarzinom noch immer unzureichend. Die in den letzten Jahren in den Fokus gerückten Immuntherapien zeigen erste vielversprechende Ergebnisse, die immunologische Charakterisierung von Virotherapien im Pankreaskarzinom, steht noch am Anfang. Die onkolytische Wirkung des NDV Feldisolates R75/98 wurde bisher nicht untersucht. Daher wurden in dieser Arbeit zunächst das direkte onkolytische Potential sowie die NDV-induzierte Expressionsänderung immunmodulatorischer Moleküle in sechs humanen und vier murinen Tumorzelllinien pankreatischen Ursprungs evaluiert. Mit Ausnahme der murinen Panc02 Zelllinie waren alle Zelllinien zu unterschiedlichem Ausmaß durch NDV infiziert. In humanen Zellen war neben einer Proliferationsinhibition ebenfalls Apoptose zu verzeichnen. Diese Effekte waren in murinen Zelllinien weniger stark ausgeprägt, diese Zelllinien reagierten mit deutlich gesteigerter Expression von MHC I und Rae-1δ sowie verminderter TGF-β Sekretion. Die Ergebnisse der in vitro Untersuchungen stellen eine Verbindung zwischen den für die Tumorentstehung verantwortlichen Mutationen und dem dadurch bedingten Phänotyp mit der Anfälligkeit für eine NDV-Infektion dar. Zur Charakterisierung der Immunantwort nach NDV-Infektion hinsichtlich der Induktion einer sekundären anti-Tumor Immunantwort wurde ein murines, orthotopes Pankreastumormodell genutzt, in welchem zwei verschiedene syngene Zelllinien in das Pankreas implantiert wurden. Die Infektion von Mäusen mit NDV R75/98, denen spontan entstandene DT6606PDA Zellen implantiert wurden, führte bereits zwei Tage nach Infektion zu einer Verkleinerung des Tumors durch direkte Onkolyse und die zeitgleiche Induktion der NK-Zell-Antwort. Außerdem wurde das durch TGF-β vermittelte inhibitorische Milieu durch die NDV-Infektion aufgehoben. Die NK-Zellen wurden durch das Fehlen von MHC I und die Expression viraler Proteine und Rae-1δ auf den DT6606PDA Zellen zur Zell-vermittelten Lyse aktiviert. Im weiteren Verlauf kam es zur Aktivierung des adaptiven Arms des Immunsystems und die Infiltration von CD8+ und CD4+ T-Zellen in das Tumorgewebe und zur Zell-vermittelte Tumorlyse. Die Bildung von NDV-spezifischen Antikörpern ermöglichte zudem die Opsonierung der Tumorzellen durch infiltrierte Makrophagen. Unter Verwendung von UV-inaktiviertem Virus konnte diese Induktion der humoralen Immunantwort ebenfalls beobachtet werden, die Tumorabstoßung blieb allerdings aus. Der adoptive Transfer NDV-aktivierter Splenozyten zeigte, dass die Erhöhung der Immunogenität durch NDV zwar förderlich ist, jedoch keine Voraussetzung für eine erfolgreiche Tumorabstoßung darstellt. So ist in diesem Modell die Aktivierung der Immunsystems durch NDV und damit die Aufhebung der Tumor-assoziierten Immuninhibition der Schlüssel zu einer erfolgreichen Tumorabstoßungsreaktion. Die adaptive, spezifische anti-Tumor Immunantwort verhindert weiterhin das Rezidiv im murinen Modell des Pankreaskarzinoms. Diese Erkenntnisse wurden durch die Verwendung von Panc02 Zellen im Pankreastumormodell bestätigt. So führte die NDV-vermittelte Rekrutierung und Aktivierung von NK-Zellen zwar zu einer starken Reduktion der Tumormasse innerhalb der ersten Woche nach Infektion, jedoch blieb die Induktion der spezifischen adaptiven Immunantwort aus. Zurückzuführen war dies auf die Implantation dieser Zellen, die zu einer zu einer generellen Immunsuppression durch TGF-β führte. Die NK-Zell-vermittelte Tumorzelllyse begünstigte das immunoediting und führte so zur Bildung eines nicht-immunogenen, immunsuppressiv wirkenden Tumors. Dadurch wurde nicht nur die Induktion der adaptiven Immunantwort verhindert, sondern auch eine anhaltende NK-Zell-vermittelte Lyse unterbunden und führte zum Rezidiv im Panc02 Modell. Insgesamt zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit, dass NDV R75/98 in der Lage ist, sowohl direkte Onkolyse auszulösen als auch die Immunogenität der Tumorzellen zu erhöhen. Diese wiederum steigert die Zell-vermittelte Tumorzelllyse und fördert ein pro-inflammatorisches Milieu. Die NDV-vermittelte Induktion der adaptiven Immunantwort und damit die Aufhebung der Tumor-assoziierten Immunsuppression stellen jedoch die Grundvoraussetzung der erfolgreichen Ausbildung einer anti-Tumor Immunantwort dar und gewährleisten gleichzeitig die Verhinderung eines Rezidivs. In Anbetracht der unzureichenden Therapieerfolge mit klassischen Chemotherapien und der ersten Erfolge immunmodulatorischer Therapien sollte die NDV-vermittelte Tumorabstoßung weiter aufgeklärt und als mögliche Alternative in klinischen Studien zur Therapie von Bauchspeicheldrüsenkrebs in Betracht gezogen werden.

Pancreatic carcinoma is one of the few malignancies with a five-year survival rate in the single-digit range, which has not changed significantly for more than thirty years. Despite intensive research, the success of therapy in patients with pancreatic cancer is still inadequate. In recent years high-profiled immunotherapies are showing preliminary promising results, but the immunological characterization of virotherapies in pancreatic carcinoma is just starting out. The oncolytic effect of NDV field isolate R75/98 has not been investigated so far. Therefore the direct oncolytic potential as well as the NDV-induced changes in expression of immunomodulatory molecules in six human and four murine tumor cell lines of pancreatic origin were evaluated. With the exception of the murine Panc02 cell line, all cell lines were infected to varying degrees by NDV. In human cells inhibition of proliferation as well as apoptosis was observed. These effects were less pronounced in murine cell lines, but these cells showed markedly increased expression of MHC I and Rae-1δ as well as reduced TGF-β secretion. The results of the in vitro studies represent a link between the mutations responsible for tumor formation and the phenotype associated therewith with the susceptibility to NDV infection. To characterize the immune response following NDV infection in the induction of a secondary anti-tumor immune response a murine, orthotopic pancreatic tumor model was used in which two different syngeneic cell lines were implanted in the pancreas. After implantation of spontaneously induced DT6606PDA cells the infection of these mice with NDV R75/98 resulted in a reduction of the tumor mass via direct oncolysis and the induction of the NK cell response as soon as two days after infection. In addition, NDV infection offset TGF-β mediated inhibitory environment. NK cells were activated by the absence of MHC I and the expression of viral proteins and Rae-1δ on the DT6606PDA cells and mediated tumor lysis. As a result, the activation of the adaptive immune system and the infiltration of CD8+ and CD4+ T cells into the tumor tissue and T-cell-mediated tumor lysis occurred. The formation of NDV-specific antibodies also enabled opsonization of the tumor cells by infiltrated macrophages. Using UV-inactivated virus, this induction of the humoral immune response could also be observed, however, tumor rejection did not occur. The adoptive transfer of NDV-activated splenocytes showed that the enhancement of the immunogenicity of tumor cells by NDV is conducive but not a prerequisite for successful tumor rejection. Thus, in this model, the activation of the immune system by NDV and thus the abolition of tumor-associated immune inhibition is the key to a successful tumor rejection. The adaptive, specific anti-tumor immune response also prevents recurrence in this murine model of pancreatic carcinoma. These findings were confirmed by using Panc02 cells in the pancreatic tumor model. NDV-mediated recruitment and activation of NK cells led to a severe reduction in tumor mass within the first week after infection but the induction of the specific adaptive immune response was absent. This was due to the implantation of these cells which led to a general immunosuppression by TGF-β. NK cell-mediated tumor lysis favored immunoediting and thus led to the formation of a non-immunogenic, immunosuppressive tumor. This in turn prevented the induction of the adaptive immune response as well as a persistent NK cell-mediated lysis and led to recurrence in the Panc02 model. Overall, the results of this study demonstrates that NDV R75/98 is capable of inducing both direct oncolysis and tumor cell immunogenicity. This in turn increases cell-mediated tumor cell lysis and promotes a pro-inflammatory environment. However, the NDV-mediated induction of the adaptive immune response and thus the abolition of the tumor-associated immunosuppression are the basic prerequisites for the successful formation of an anti-tumor immune response while at the same time ensuring the prevention of recurrence. In the light of the insufficient therapy success with classical chemotherapies and the first successes of immunomodulatory therapies NDV-mediated tumor rejection should further be elucidated and considered as a possible alternative in clinical trials treating pancreatic cancers.

Dateien

Zitieren

Zitierform:

Schwaiger, Theresa: Newcastle disease Virus-vermittelte Tumorzelllyse im Pankreaskarzinom. Greifswald 2017. Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät.

Rechte

Nutzung und Vervielfältigung:
Alle Rechte vorbehalten

Export