Mechanismen funktioneller Inaktivierung Tumor-infiltrierender Lymphozyten am Beispiel des Nierenzellkarzinoms

Das Nierenzellkarzinom ist die häufigste neoplastische Erkrankung
der Niere und stellt das siebthäufigste Malignom beim Mann dar, an
der in Deutschland jedes Jahr mehr als 11 000 Menschen erkranken.
Bei Erstdiagnose sind etwa 13 % der Karzinome bereits metastasiert.
Die 1-Jahres-Überlebensrate dieser Patienten beträgt bei rein
operativer Behandlung lediglich 15 %. Da das Nierenzellkarzinom
keine Strahlensensitivität zeigt und gegenüber gängigen
Chemotherapeutika refraktär ist, wird seit langem nach alternativen
Behandlungsmöglichkeiten gesucht. Hierbei wird berücksichtigt, dass
das Karzinom zu der relativ kleinen Gruppe immunogener Tumoren
gezählt wird, da es möglich ist in vitro eine Immunantwort gegen
den Tumor zu induzieren. Zudem zeigen einige Patienten Remissionen
von Primärtumoren oder Metastasen nach systemischer Gabe von IL-2,
so dass scheinbar auch in vivo eine Immunantwort gegen den Tumor
ausgelöst werden kann. Die Tumorgewebe weisen in den meisten Fällen
außerdem eine sehr starke Infiltration von Lymphozyten auf, unter
denen beispielsweise bereits Tumor-spezifische T-Zellen
identifiziert werden konnten. Die Lymphozyten scheinen im
Tumorgewebe allerdings inaktiv zu sein, da sie das Wachstum des
Tumors in vivo nicht verhindern können. Die Erkennung und
Bekämpfung der Ursachen für diese funktionelle Inaktivität der
Lymphozyten könnte zu einer Entwicklung neuer immuntherapeutischer
Ansätze führen. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden,
dass die NK-Zellen innerhalb der infiltrierenden Lymphozyten
tatsächlich in einem funktionell inaktivierten Zustand vorliegen.
Sie sind nicht in der Lage Zellen zu lysieren, selbst wenn diese
keine MHC-Klasse-I-Moleküle exprimieren und deshalb von allen
NK-Zellen erkannt werden sollten. Durch die direkte ex
vivo-Isolierung der Lymphozyten konnte allerdings gezeigt werden,
dass die infiltrierenden NK-Zellen durchaus eine maßgebliche
Effektorpopulation bei der Eliminierung der Tumorzellen darstellen
können. Ihre Zytotoxizität gegen Tumorzellen konnte bereits über
eine Kurzzeitkultivierung der Zellen mit IL-2 induziert werden. Die
infiltrierenden NK-Zellen waren in der Vergangenheit wenig
untersucht worden, da viele Eigenschaften dieser Zellpopulation
erst in den letzten Jahren charakterisiert wurden und sowohl
Techniken als auch Reagenzien für ihre Beschreibung fehlten. In der
vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass eine
NK-Zell-Subpopulation, die durch die Expression des inhibitorischen
Rezeptorkomplexes CD94/NKG2A charakterisiert ist, verglichen mit
autologen peripheren Lymphozyten im Tumorgewebe überrepräsentiert
ist. Die Charakterisierung weiterer phänotypischer und
funktioneller Merkmale der infiltrierenden NK-Zellen ließ vermuten,
dass sie sowohl durch das Expressionsmuster der inhibitorischen
Rezeptoren, als auch durch die Expression bestimmter Zytokine wie
IL-10 sowie durch ihre geringe zytotoxische Aktivität in situ eine
Herabregulierung der Immunantwort im Tumorgewebe verursachen. Dass
die NK-Zellen jedoch bereits über eine Kurzzeitstimulierung mit
IL-2 aktivierbar waren, könnte erklären, warum die Immuntherapie an
Patienten mit metastasiertem Nierenzellkarzinom über IL-2 auch in
vivo Wirkung gegen die Tumoren zeigen kann. Die Aktivität der
NK-Zellen nach dieser Stimulierung konnte allerdings nur dann
festgestellt werden, wenn der Anteil der NK-Zellen innerhalb der
TIL hoch lag. Somit konnte ein Zusammenhang zwischen der
zytotoxischen Aktivität der NK-Zellen und ihrer Anzahl im Tumor
festgestellt werden. Allerdings lag keine Korrelation mit der Größe
und Ausbreitung des Primärtumors vor. Dies scheint nicht
verwunderlich, da die NK-Zellen im Tumor funktionell inaktiv sind
und den primären Tumor somit nicht bekämpfen können. Es wäre
allerdings möglich, dass die Anzahl der NK-Zellen nicht nur mit
ihrer Aktivierbarkeit im Tumor selbst in Zusammenhang steht,
sondern bei diesen Patienten gleichzeitig eine generell bessere
Aktivierbarkeit des Immunsystems gegen den Tumor wiederspiegelt.
Bei verschiedenen anderen Tumortypen konnte bereits gezeigt werden,
dass sowohl die Anzahl als auch die Aktivität der NK-Zellen für die
klinische Prognose der Patienten entscheidend sein kann. Somit wäre
möglich, dass ein hoher Anteil an NK-Zellen im Tumor einen
prognostischen Faktor für das Ansprechen der Patienten auf die
systemische Immuntherapie mit IL-2 darstellt und könnte helfen
solche Patienten zu selektieren, die somit für diese Therapie mit
den zum Teil schwerwiegenden Nebenwirkungen in Frage kommen. Eine
Untersuchung dieses Zusammenhangs ist nun retrospektiv auf einfache
Weise möglich, da in dieser Arbeit eine Methode dargestellt werden
konnte, die es erlaubt die NK-Zellen erstmals über eine einfarbige
immunhistochemische Färbung in asservierten Gewebeproben bereits
vor längerer Zeit operierter Patienten spezifisch zu identifizieren
und die Korrelation mit deren klinischem Krankheitsverlauf zu
untersuchen. Bisher ist nicht geklärt, warum verschiedene Tumoren
unterschiedliche Anteile infiltrierender NK-Zellen aufweisen. Neben
einer verstärkten Einwanderung von NK-Zellen wäre es möglich, dass
NK-Zellen in verschiedenen Tumoren unterschiedlich stark
proliferieren können. Diese Tumoren weisen dann möglicherweise eine
verminderte Fähigkeit auf, das Immunsystem zu unterdrücken und
könnten auch aus diesem Grund eine bessere klinische Prognose für
die Patienten darstellen. Die Ursachen für die unterschiedliche
Aktivierbarkeit der NK-Zellpopulationen konnten bisher ebenso nicht
geklärt werden. Hierfür würde sich anbieten, Unterschiede in der
Genexpression zwischen verschiedenen NK-Zellpopulationen zu suchen,
was beispielsweise mithilfe der Array-Technolgie bewerkstelligt
werden könnte. Ein Zusammenhang zwischen der Anzahl der NK-Zellen
im Tumor und der Prognose für die Tumorpatienten könnte bestätigen,
dass die Population der NK-Zellen in vivo eine ausschlaggebende
Effektorpopulation bei der Bekämpfung der Tumoren darstellen.
Weiterhin wurden in der vorliegenden Arbeit Untersuchungen an
infiltrierenden T-Zellen durchgeführt, die vermuten lassen, dass
sowohl aktivierte T-Zell-Populationen als auch regulatorische
T-Zellen im Tumorgewebe vorhanden sind. Dies konnte durch die
Expression verschiedener Oberflächenmarker und Proteine wie
beispielsweise Foxp3, das spezifisch von regulatorischen T-Zellen
exprimiert wird, gezeigt werden. Die Anwesenheit verschiedener
regulatorischer Zellen könnte einen entscheidenden Beitrag zu einer
funktionellen Inaktivierung der Lymphozyten im Tumor und der damit
verbundenen Toleranz gegenüber Tumorzellen leisten, da bereits
gezeigt wurde, dass regulatorische Zellen beispielsweise die
Immunantwort gegen Selbst-Antigene, die auch von Tumorzellen
exprimiert werden, unterdrücken können. Erkenntnisse über die
Eigenschaften infiltrierender Lymphozyten tragen entscheidend zu
einem besseren Verständnis der immunologischen Vorgänge im
Nierenzellkarzinom bei. Die in dieser Arbeit aufgezeigten
Charakteristika der TIL und die Etablierung einer Methode für die
spezifische Identifizierung der NK-Zellen im Gewebe könnten in
Zukunft eine Grundlage für die Entwicklung neuer Immuntherapien
darstellen, die eine gezielte Aktivierung des Immunsystems gegen
den Tumor bewirken könnten.