Definition neuer MHC-Klasse-I-Epitope aus dem Tumor-assoziierten Antigen MUC1 und Untersuchungen zur Bedeutung von T-Zellantworten gegen Tumor-assoziierte Antigene in der Immunrekonstitution nach allogener Stammzelltransplantation

Abstract

Der mit allogener Stammzelltransplantation (SCT) assoziierte "Graft-Versus-Leukemia"-Effekt war bis vor kurzem ein zum Großteil rein klinisch beschriebenes Phänomen. Besonders interessant ist hier das Potential tumorspezifischer T-Zellantworten gegen sogenannte "Selbst" -Antigene wie beispielsweise die in dieser Arbeit untersuchten Tumor-assoziierten Antigene MUC1, Proteinase 3 oder WT1. Die Definition von immer mehr Tumor-assoziierten Antigenen (TAA) erweitert den "Pool" an potentiellen Zielstrukturen für immuntherapeutische Impfstrategien. Es ist jedoch von großer Bedeutung, sich bei der steten Zunahme neuer Antigene nicht nur auf wenige HLA-Restriktionen zu beschränken, sondern ein breit gefächertes Angebot an Vakzine-Kandidaten zur Verfügung zu haben (wie in dieser Arbeit am Beispiel von MUC1 gezeigt), um die Immunantworten gegen ein möglichst breites Spektrum von HLA-Restriktionen überprüfen zu können und bei einem eventuellen zukünftigen klinischen Einsatz möglichst vielen Patienten diese Therapien zu ermöglichen. MHC-Klasse-I Peptidepitope aus dem Tumor-assoziierten Antigen MUC1 wurden hierzu für die HLA-Restriktionen HLA-A*68, B*0702, B*2705 und B*4402 vorhergesagt sowie synthetisiert. Für diese Restriktionen konnten Epitope nachgewiesen werden, die bei Patienten im untersuchten Kollektiv direkt ex vivo eine Peptid-spezifische IFN-g-Produktion in zytotoxischen T-Lymphozyten (CTL) induzieren. Zusätzlich konnte für jedes dieser insgesamt 5 Peptide eine Induzierbarkeit spezifischer T-Zellen in ex vivo negativen Spendern nachgewiesen und ein Funktionsnachweis dieser Zellen durch Peptid-spezifische IFN-g-Produktion erbracht werden. Insgesamt erwies sich das Screening vorhergesagter Peptide in einem geeigneten Patientenkollektiv mittels IFN-g-Nachweis als sehr gute und schnelle Methode, um neue T-Zell-Epitope zu definieren. In sieben von 19 Patienten nach allogener SCT konnten spezifische T-Zellen gegen Tumor-assoziierte Antigene (MUC1, WT1, Proteinase 3) detektiert werden. Interessanterweise zeigte sich in 85,7% der Fälle bei diesen Patienten eine Remission. Demgegenüber ließ sich in der Gruppe ohne spezifische T-Zellen für die untersuchten Antigene nur in 50% der Patienten eine Rezidivfreiheit beobachten. Nach Durchführung von Fishers exaktem Test konnte jedoch keine statistische Signifikanz dieser Ergebnisse festgestellt werden (p=0,29). Die fehlende Signifikanz dieser Ergebnisse ergibt sich möglicherweise aus der zu kleinen Anzahl untersuchter Patienten, da ebenso kein signifikanter Zusammenhang zwischen Auftreten einer "Graft-versus-Host Disease" (GVHD) und einem vermehrten Vorkommen von Remissionen bei den untersuchten Patienten (p=0,59) existierte, was im Gegensatz zu Literaturdaten weitaus größerer Untersuchungen steht.

The Graft-versus-Leukemia (GVL) effect after allogeneic hematopoetic stem cell transplantation (SCT) is one of the most prominent examples showing the ability of the immune system to eliminate malignant diseases. First, this effect was a strictly clinically described phenomenon. However, in the last years T cell responses against tumor associated antigens (such as WT1, proteinase-3 or MUC1) could be detected and partly set in correlation with clinical benefit. The availability of new tumor-associated antigens (TAA) increased the number of potential targets for immunotherapeutic approaches; furthermore it is very important to define new MHC-class-I epitopes from known TAA to have a broad repertoire available for both T-cell monitoring and a possible vaccine development. MHC-class-I peptide epitopes from the TAA MUC1 were predicted by computer algorithms and synthesized (HLA restrictions A*68, B*0702, B*2705; B*4402). For each of these HLA restrictions, at least one MHC-class-I restricted peptide epitope was found to induce specific IFN-g production in cytotoxic T lymphocytes (CTL) of patients. In addition, we could demonstrate an induction of peptide-specific CTL in healthy donors and perform functional analysis. In 7/19 patients after allogeneic SCT, CTL directed against at least one of the TAA MUC1, WT1 or proteinase-3 could be detected. Interestingly, 85.7 % of these patients had not developed a relapse of their underlying disease at the time of analysis in contrast to the patients without TAA-specific CTL (only 50 %). The observed trend to a lower risk of relapse in patients with TAA-specific CTL was not statistically significant when performing Fishers exact test ( p = 0.29 ). Furthermore, no correlation between the occurrence of graft-versus-host disease (GVHD) and relapse in our small cohort of patients was found ( p = 0.59 ). Since the correlation between GVHD and a decreased risk of relapse was demonstrated in studies with more patients recruited, one could assume that our cohort was too small for an adequate statistical evaluation. To evaluate the importance of T-cell responses against TAA in allogeneic stem cell transplantation, further studies have to be performed.