Signifikante Fortschritte im Immunoprofiling von Krebserkrankungen

Eine zielgenaue Diagnose und Behandlung von Krebs sowie eine personalisiert ständig angepasste Therapie verbessern die Behandlungserfolge und die Heilungschancen bei Krebserkrankten. Sowohl an diagnostischen als auch an therapeutischen Verfahren wird unter Hochdruck geforscht, sie werden weiterentwickelt und verbessert. Am Forschungscampus STIMULATE werden Forschungsansätze für eine optimale und ganzheitliche Krebsbehandlung verfolgt. Die Forschungsgruppe unter der Leitung von Frau Prof. Dr. Borna Relja setzt bei STIMULATE einen Schwerpunkt auf die interdisziplinäre Entwicklung von Immunoprofiling zur Diagnose- und Prognoseverbesserung sowie Therapieoptimierung bei Krebserkrankten, die minimal-invasive bildgeführte Therapien erhalten.

Erste Erfolge konnte das Forschungsteam im STIMULATE Teilprojekt-Immunoprofiling bei dringend benötigten Biomarkern für die Behandlung des cholangiozellulärem Karzinoms erzielen. Diese Krebsart kommt weltweit vermehrt vor und wird in den meisten Fällen erst im inoperablen Stadium diagnostiziert. Das interdisziplinäre Team unter Projektleitung von Dr. Florian Haag und cand. PhD Severin Gylstorff untersuchte Blutproben von 47 Patient:innen vor und nach den Behandlungen mit selektiver interner Strahlentherapie (SIRT) und verglich diese mit 12 Blutproben gesunder Proband:innen. Die in den Blutproben mittels Durchflusszytometrie analysierten extrazellulären Vesikel, welche Zellen natürlicherweise abgeben, wiesen bei erkrankten Personen vor und nach Therapie signifikante Unterschiede im Vergleich zu gesunden Menschen auf. Durch die SIRT ausgelöste Effekte deuten auf ein komplexes Signalnetzwerk an extrazellulären Vesikeln für die Immunantwort gegen den Tumor hin. Die Forschungsergebnisse können zu neuen diagnostischen und therapeutischen Verfahren mit der Anwendung von extrazellulären Vesikeln führen.

Zu dieser Publikation trugen auch Forschungsergebnisse von Frau Anjana Manikkam im Rahmen ihrer Masterarbeit des Studienganges Medical Systems Engineering bei. Wir gratulieren herzlich zu dieser Publikation im angesehenen Fachjournal Journal Cells. Hier geht’s zur Publikation.

Eine weitere Publikation konnte die Forschungsgruppe in Zusammenarbeit mit der Universität Düsseldorf, dem Boltzmann Institute for Traumatology in Wien, der Semmelweis Universität Budapest sowie der Klinik Herz- und Thoraxchirurgie und Core Facility Tissue Engineering Magdeburg im renommierten Fachjournal Frontiers of Immunology platzieren. Für eine verbesserte Therapie von Gewebeverletzungen, insbesondere im Fall von Lungenerkrankungen, wurden mehrere in-vitro und in-vivo-Modelle sowie wissenschaftliche Arbeiten zusammengefasst und in einem Review beschrieben. Solche Gewebeverletzungen treten auch im Zusammenhang mit Krebserkrankungen sowie deren Behandlung auf. Die beschriebenen Modelle umfassten 2D-Mono- und 3D-Modelle mit Luft-Flüssigkeits-Grenzfläche, Stammzell- und 3D-Bioprinting-Modelle, Lunge-auf-Chip-Modelle, präzisionsgeschnittene Lungenscheiben sowie Lungenorganoide. Insgesamt konnten eine Übersicht und Bewertung aktueller Studien der Zell-zu-Matrix, Zell-zu-Zell-Interaktionen sowie der Rolle von exogenen und körpereigenen entzündlichen oder mit Gefahren verbundenen Molekülen in der Lunge sowie Schädigungs- und Reparaturmechanismen aufgezeigt werden. Perspektivisch wird so eine wertvolle Plattform für die Zusammenarbeit geschaffen, um neue in-vitro-Modelle und Therapeutika zur Behandlung von Krebs sowie traumatischen, entzündlichen und akuten Lungenerkrankungen zu entwickeln. Dies ist ein weiterer thematischer Schwerpunkt der Forschungsgruppe Immunoprofiling in Kooperation mit Frau Prof. Walles und der Core Facility Tissue Engineering. Hier geht’s zur Publikation.

Darüber hinaus konnte das interdisziplinäre Team in zwei Publikationen dringend gesuchte Biomarker für die Optimierung des Therapiemanagements und der Patientenbehandlung entschlüsseln. Die bestrahlungsbasierte interstitielle Brachytherapie mit hoher Dosisleistung (iBT) von Lebermetastasen birgt das Risiko, eine fokale strahleninduzierte Leberschädigung (fRILI) zu entwickeln. In beiden Publikationen untersuchte das interdisziplinäre Team um Kliniker:innen und Wissenschaftler:innen Lebertumore sowohl mittels Magnetresonanztomographie als auch anhand von Blutproben von Patient:innen, die eine iBT erhalten hatten. Dabei zeigte sich, dass Tumorvolumen und Schwellendosis des Bestrahlungsschadens sowie systemische Entzündungsmarker und Wachstumsfaktoren korrelieren.

In der ersten Studie, publiziert in Cancer Research and Clinical Oncology, zeigte das Team, dass das Tumorvolumen und die Schwellendosis des Bestrahlungsschadens positiv mit MCP-1 und VEGF bzw. NGF und CX3CL korrelierten. Hier geht’s zur Publikation. In der zweiten Studie zeigte das Team, dass der Botenstoff TNF-α sowohl mit dem Tumorvolumen als auch mit der strahleninduzierten Leberschädigung korrelierte und somit einen weiteren vielversprechenden Biomarker für fokale strahleninduzierte Leberschäden darstellt. Die wissenschaftliche Arbeit wurde vom Fachjournal In Vivo für eine zeitnahe Veröffentlichung unter dem Titel „TNF-alpha indicates radiation-induced liver injury after interstitial high dose rate brachytherapy“ akzeptiert. Somit könnten die Untersuchungen der biologischen Mediatoren in Blutproben von Tumorpatienten ein geeignetes Instrument zur Vorhersage von gefährlichen Entzündungsreaktionen nach interstitieller Hochdosis-Brachytherapie von Lebermetastasen darstellen.

Die herausragenden Forschungsarbeiten des in der zweiten Förderphase des Forschungscampus STIMULATE gestarteten Querschnittsthemas Immunoprofiling sind für den gesamten Forschungscampus von großer inhaltlicher und struktureller Bedeutung. Zu den Publikationen in den renommierten Fachjournalen beglückwünschen wir das Team herzlich und wünschen weiterhin gutes Gelingen für neue Erkenntnisse, die durch die enge Zusammenarbeit mit Kliniken ihren Weg dorthin finden, wo sie gebraucht werden.

(August 2022)