Krebsimmuntherapie aus der Petrischale

Der Traum: in der Petrischale gezüchtete, maßgeschneiderte Immunzellen, die patientenspezifisch Krebszellen attackieren. Jetzt wissen wir ja, dass Menschen mit ausreichend Manpower (Geld!), Ressourcen (auch Geld!) und Motivation (vielleicht auch Geld?) es bis auf den Mond schaffen können. Wo ein Wille da ein Weg, und so. Anscheinend ist es aber deutlich komplizierter unsere zellulären Entwicklungsprozesse in der Petrischale nachzubauen, als ein bemanntes Transportgerät für die Raumfahrt zu entwickeln (oder es fehlt eben Geld). Das Problem bei der Erzeugung von besagten Patientenkrebszellen-attackierenden Immunzellen liegt eben in dieser mangelhaften Darstellbarkeit der Entwicklung von Immunzellen. Gefragt sind hier bestimmte weiße Blutzellen, nämlich die T-Lymphozyten, oder kurz T-Zellen. Wie alle Blutzellen werden T-Zellen zunächst im Knochenmark gebildet. Zur weiteren Reifung wandern sie dann in den Thymus, wodurch sie ihr Präfix erwerben. Während des Reifungsprozesses bilden sich auf der Oberfläche der Lymphozyten T-Zell-Rezeptoren aus. Wie es sich gehört, erkennen diese Rezeptoren jeweils ganz bestimmte Antigene, meistens Proteine, die in verschiedenster Form in der Membran von allen Zellen vorkommen. Passt ein Antigen zu einem ganz bestimmten T-Zell-Rezeptor, kann die T-Zelle dadurch aktiviert werden und entwickelt sich in die nächste Stufe, quasi wie ein Pokémon. Je nach finalem Zelltyp greift die T-Zelle dann direkt an (T-Killerzelle), oder schlägt durch Ausschüttung von Botenstoffen chemischen Alarm um weitere Immunzellen anzulocken (T-Helferzelle). Dann gibt es noch regulatorische T-Zellen, die dafür sorgen, dass die Immunantwort nicht auf intakte Körperzellen übergreift. Ein großer Teil dieser Reifung findet also im Thymus statt. Und genau das ist derzeit noch ein Problem.

Lymphozyte. Credit: By Dr Glenn Littel. CC-BY-SA-3.0, via Wikimedia Commons

Aber nochmal von Anfang an. Stammzellen besitzen die Möglichkeit sich in die verschiedenen Zellen unseres Körpers zu entwickeln. Diese Entwicklung kann man theoretisch in der Petrischale nachbauen. Indem man Stammzellen nacheinander für einen definierten Zeitraum unterschiedlichen externen Stimuli aussetzt, also verschiedene Substanzen dem Nährmedium zufügt, lassen sich theoretisch alle Zellen des Körpers nachbauen. Diese Vorgänge sind allerdings extrem komplex und im ersten Schritt muss man dafür erst einmal verstehen, wie die Entwicklung im Körper genau abläuft. Wann werden für wie lange welche Substanzen in welcher Konzentration benötigt? Puh! Bis das komplett geklärt ist, werden wir wohl den Mars bevölkert haben. Wie eingangs erwähnt benötigt man für die Entwicklung von T-Zellen den Thymus. Es ist tatsächlich möglich, durch die gemeinsame Kultivierung von humanen Blutstammzellen und Stromazellen der Maus oder humanen Thymuszellen, die T-Zell-Entwicklung zumindest in Teilen in der Petrischale zu rekapitulieren. Allerdings sind die Ausbeuten an den gewünschten Zelltypen dabei nur sehr gering (typisch 0-2%). Und davon abgesehen sind Thymuszellen auch nur schwer und in kleiner Menge zu bekommen. Warum funktioniert das im Thymus dann so viel besser? Eine mögliche Erklärung könnte der Unterschied von der 2D-Kultur in der Petrischale zur 3D-Struktur im Thymus sein. In vorangegangenen Experimenten stellten die Forscher fest, dass eine 3D-Struktur tatsächlich zur Erhöhung der Ausbeuten beitrug. Um dieses Problem zu lösen, haben die Autoren also ihren eigenen artifiziellen 3D-Thymus entwickelt. Dazu wurden Stromazellen (quasi Bindegewebszellen) zusammen mit humanen Blutstammzellen zentrifugiert und dadurch aggregiert.  Diese kompakten Aggregate wurden dann gemeinsam in der Petrischale kultiviert, so dass sich daraus Organoide bilden konnten. Was hier so einfach klingt, benötigte natürlich viele verschiedene Anläufe um die passenden Stromazellen zu identifizieren, die besonders gut die T-Zell-Entwicklung unterstützten. Die so gebildeten T-Zellen zeigten eine große Diversität von T-Zell-Rezeptoren und produzierten auch die gewünschten Zytokine, ganz so, wie man das von humanen T-Zellen erwarten würde.

Das Ziel dabei ist die Entwicklung einer aktiven Krebsimmuntherapie. Die passive Krebsimmuntherapie, bei der Antikörper verabreicht werden, wird beispielsweise bereits in Form der HPV-Impfung zur Vermeidung von Gebärmutterhalskrebs klinisch eingesetzt. Die Idee der aktiven Krebsimmuntherapie ist es, dem Patienten T-Zellen zu entnehmen und diese so zu verändern, dass diese spezifische Rezeptoren gegen Krebszellen ausbilden und der Körper den Krebszellen dann selbst den Kampf ansagt. Ganz ohne Chemo- oder Strahlentherapie. Eine körpereigene Resektion. Derzeit werden verschiedene Möglichkeiten erprobt, wie das zu bewerkstelligen ist. Dank CRISPR/Cas9 gibt es hier gerade in jüngster Zeit den vielversprechenden Ansatz mittels Genome Editing die T-Zell-Potenz zu erhöhen. Einige erinnern sich vielleicht auch noch an Layla, die weltweit erste Patientin, deren Krebserkrankung durch Einsatz von Genome Editing geheilt werden konnte. Für diese Art der Therapie muss man allerdings erst einmal ausreichend T-Zellen zur Verfügung haben, die man dann verändern kann. Die Idee dieser aktuellen Publikation setzt jedoch schon früher an. Durch Veränderung der Blutstammzellen können körpereigene T-Zellen gezüchtet werden, die dann für die Krebsimmuntherapie zur Verfügung stehen. Vielleicht werden diese Ergebnisse dazu beitragen in Zukunft noch mehr Babys wie Layla helfen zu können.

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Claudia Davenport hat in Potsdam und Hannover Biochemie studiert und promoviert mittlerweile über Insulin-produziernende Surrogatzellen aus embryonalen Stammzellen zur Behandlung des Diabetes Typ 1. Wenn sie gerade mal nicht im Labor am Durchbruch arbeitet, der die Welt verändern wird, ist sie gerne im Grünen, radelt durch die Gegend oder geht Kaffee trinken.

3 Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. Zitat:Bis das komplett geklärt ist, werden wir wohl den Mars bevölkert haben. Möglich, aber sicher nicht mit einem Marsprojekt der NASA. Vielleicht braucht ja auch die Krebsimmuntherapie die richtige engagierte Unterstützung durch ambitionierte Milliardäre so wie etwa Impfungen von Bill Gates und Forschung zu Longevity und anti-Aging von den Google-Gründern und vielen anderen Milliardären mit Ambition auf ewiges Leben finanziert werden. Zudem: Wer länger leben will muss nicht nur Alterungsprozesse stoppen sondern er muss auch Krebs verhindern, mindestens aber therapieren können. Die Aussichten stehen also gut, dass irgendwann mehr Geld in diese Richtung fliesst, denn ein jung gebliebener 120 jähriger will doch nicht an so etwas banalem wie Krebs sterben.

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