Normalisierung der Tumor-Mikroumgebung beim HCC

Das hepatozelluläre Karzinom (Leberkrebs, HCC) stellt weltweit die dritthäufigste Ursache für Krebs-bedingte Todesfälle dar. Der Multikinase-Hemmer Sorafenib ist bis dato die einzige wirksame Therapie bei Patienten im fortgeschrittenen Stadium, kann jedoch das Überleben lediglich um wenige Monate verlängern. Daher hat die Erforschung neuer effektiverer Therapien oberste Priorität, um die Prognose dieser fatalen Erkrankung weiter zu verbessern. Schwerwiegende Anomalitäten der tumoralen Blutgefäßversorgungund der Zwischenzellsubstanz (EZM) fördern Tumorwachstum und Metastasierung, Immunsuppression sowie Resistenz gegen bestimmte Therapien. In diversen Tumorentitäten konnte durch die Normalisierung dieser feindseligen Tumor-Mikroumgebung das Therapieansprechen sowie das Überleben sowohl in präklinischen als auch in klinischen Studien verbessert werden. Das HCC tritt üblicherweise bei Patienten mit Leberzirrhose auf. Die Leberzirrhose selbst ist eine schwerwiegende Erkrankung und bestimmt maßgeblich die Prognose von Patienten mit HCC. Bis dato ist unklar, wie man die Abnormitäten sowohl der zirrhotischen Mikroumgebung als auch der HCC-Tumoren am besten in Angriff nehmen soll. Aktuelle Daten aus dem Steele Labor (Gastinstitution) ergaben, dass das Ausmaß der Leberfibrosierung (= Vernarbung) das Tumorwachstum fördert. Durch die Kombination von anti-fibrotischem Nano-Losartan (= in Form von Nanopartikeln verabreichtes Losartan) mit niedrig dosiertem Sorafenib konnten Abnormitäten der zirrhotischen Leber durch Verminderung der EZM und Normalisierung der Lebergefäße rückgängig gemacht werden. Weiters zeigte die Immuntherapie in experimentellen HCC Modellen durchaus vielversprechende Ergebnisse. Entsprechend dem Konzept der Normalisierung der Tumor-Mikroumgebung nehmen wir an, dass durch die Reduktion der intratumoralen Fibrose durch Nano-Losartan und durch die Normalisierung der tumoralen Blutgefäße durch niedrig dosiertes Sorafenib die Anlieferung und Effektivität der Immuntherapie verbessert werden kann. Zusätzlich könnten die positiven Effekte von Nano-Losartan und Sorafenib auf die pathologische Mikroumgebung der Leberzirrhose die Tumorprogression weiter verzögern und den Effekt der Immuntherapie erhöhen. Das ultimative Ziel des Projektes ist zu untersuchen, ob anti-fibrotische Nanotherapie in Kombination mit der Normalisierung der Tumor- und Lebergefäße die Wirksamkeit der Immuntherapie bei Leberkrebs verbessern kann. Wir werden diese Behandlungen in Mausmodellen mit fortgeschrittener Leberzirrhose und Lebertumoren testen. Mit Hilfe von fortgeschrittenen intravitalen Bildgebungstechniken, welche im Steele Labor entwickelt wurden, werden dynamische Veränderungen der Leberzirrhose und der Lebertumoren beobachtet. Zudem werden Standardlabortechniken wie Western Blotting oder Immunhistochemie eingesetzt. Das Projekt ist neu und einzigartig, da das Konzept der Normalisierung der Tumor- Mikroumgebung bei Leberkrebs bis dato noch nicht untersucht wurde. Darüber hinaus werden neue Einblicke in die Rolle der Immuntherapie bei Leberkrebs geschaffen, welche für die Entwicklung zukünftiger immuntherapeutischer Ansätze, unter Berücksichtigung der einzigartigen pathologischen Charakteristika des HCC, hilfreich sein könnten.

Sowohl Bindegewebsvermehrung (Fibrose) als auch Blutgefäßneubildung (Angiogenese) spielen in der Entstehung der Leberzirrhose und ihrer Komplikationen eine wichtige Rolle. Leberkrebs (hepatozelluläres Karzinom, HCC) entsteht meist bei Patienten mit zugrundeliegender Leberzirrhose und Komplikationen der Leberzirrhose sind eine der häufigsten Todesursachen bei Patienten mit HCC. Die Verbesserung der Leberzirrhose könnte daher auch das Überleben von Patienten mit HCC verlängern.In einer retrospektiven Kohorte mit 156 Patienten mit HCC und guter Leberfunktion war der Einsatz von Renin-Angiotensin-System Blockern (RASi), die wegen Bluthochdruck eingenommen wurden, mit einem besseren Überleben assoziiert. Subgruppenanalysen haben ergeben, dass Patienten, die mit dem Tyrosinkinaseinhibitor Sorafenib plus RASi behandelt wurden, länger Überlebt haben als solche, die nur Sorafenib, die Standardtherapie für Patienten mit fortgeschrittenem HCC, erhalten haben. Diese positiven Effekte von RASi konnten in einer unabhängigen Kohorte von 76 Patienten mit HCC, die mit Sorafenib behandelt wurden, bestätigt werden. Somit stellen RASi einen potentiellen Kombinationspartner für Sorafenib dar, sofern die Ergebnisse in prospektiven Studien bestätigt werden können. Auf Basis dieser Daten haben wir angenommen, dass der Hauptwirkmechanismus der RASi eine Verbesserung der zugrundeliegenden Leberzirrhose aufgrund ihrer anti-fibrotischen und Pfortaderdruck-senkenden Effekte sein könnte, auch wenn RASi auch für ihre Anti-Tumor Effekte bekannt sind. Sorafenib hat neben den Zellwachstum-hemmenden Effekten auch Blutgefäßneubildung-hemmende Eigenschaften.In einem Maus-Modell mit chemisch-induzierter Leberzirrhose haben wir schließlich die Effekte des Angiotensin-Rezeptor-Blockers Telmisartan in Kombination mit Sorafenib auf Gefäßveränderungen und Fibrose untersucht. Weder Telmisartan noch Sorafenib hatten einen Effekt auf die Blutgefäßveränderungen in der Leber in Bezug auf Gewundenheit und Durchmesser, wie durch die Bildgebung am lebenden Objekt mittels Optical Frequency Domain Imaging (OFDI) untersucht wurde. Auch in Bezug auf die Leberfibrose gab es keinen Effekt durch die untersuchten Substanzen. Trotz dieser enttäuschenden Ergebnisse wollten wir unsere Hypothese zusätzlich in Angiotensin II Typ 1 Rezeptor (AT1R) Knockout (KO)-Mäusen, der stärksten Hemmung der Fibrose-fördernden Angiotensin II/AT1R Achse, testen.Schließlich haben wir in AT1R-KO-und Wildtyp-Mäusen chemisch Fibrose induziert und mit der Sorafenib-Behandlung begonnen, als die Zirrhose bereits etabliert war. Wiederum konnten wir keinerlei positive Veränderungen hinsichtlich der Fibrose oder Lebergefäßarchitektur beobachten.Zusammenfassend deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass weder Blutgefäßneubildung-hemmende noch Fibrose-hemmende Substanzen signifikante Effekte bei fortgeschrittener Zirrhose erzielen können, möglicherweise deshalb, da gerade in fortgeschrittenen Stadien die Rückbildung der Fibrose durch bestehende Quervernetzungen des Bindegewebes erschwert wird. Daher dürften die positiven Effekte der RASi auf das Überleben von Patienten mit HCC eher von Tumorwachstum-hemmenden Effekten dieser Substanzklasse resultieren.