Untersuchung von CLL - Immun-Interaktionen

Tumorzellen und Immunzellen interagieren miteinander und können ihr Wachstum gegenseitig behindern oder fördern. Innerhalb eines Tumors sind nicht alle Tumorzellen gleich beschaffen, sondern können unterschiedliche Eigenschaften, zB DNS Mutationen oder unterschiedliche Proteine besitzen. Alle Krebszellen mit diesen besonderen Eigenschaften werden als Tumorklone bezeichnet und können einen Wachstumsvorteil oder -nachteil gegenüber anderen Tumorklonen besitzen. Dies kann dadurch zustande kommen, dass diese Veränderungen der Krebszellen von den köpereigenen Immunzellen als schädlich erkannt werden und diese die Krebszellen abtöten. Es kann aber auch sein, dass eine Mutation einen Vorteil für die Krebszelle bringt zB wenn die Mutation ein Gen betrifft, welches für die Aktivierung von Abwehrzellen wichtig ist, und in der mutierten Form nicht mehr funktioniert. Somit kann sich der Tumorsubklon vermehren und wird nicht vom körpereigenen Immunsystem eliminiert. Tumorzellen können verschiedene Mechanismen nutzen, um sich vor einer Erkennung durch Immunzellen zu schützen. Dies können sie entweder durch sich verstecken vor dem Immunsystem oder durch Unterdrückung der Immunzellen erreichen. Tumorklone, die so einen Mechanismus erfolgreich einsetzen, haben einen evolutionären Vorteil gegenüber den anderen Tumorzellen. Es wird sich dieser Tumorklon vermehren, der es schafft sich optimal gegen das Abtöten durch Immunzellen zu wehren. Eine Veränderung der Zusammensetzung der Tumorklone spiegelt sich somit auch in der Immunantwort wieder, welche für das Auswachsen bestimmter Klone verantwortlich ist. In diesem Projekt wird diese klonale Tumor Evolution und die Veränderungen der Immunzellen (im Besonderen der T- Zellen) erforscht. Es soll untersucht werden, wie das Stilllegen und das Entkommen der Immunantwort funktioniert und welche Eigenschaften von Tumorzellen für den Einfluss auf T- Zellen verantwortlich sind. Mit diesem Wissen können neue Ansatzpunkte, die auf die Sichtbarmachung des Tumors oder Aktivierung der T-Zellen abzielen, für eine Behandlung gewonnen werden.

Immunoediting beschreibt die dynamische Interaktion zwischen Krebszellen und dem Immunsystem, bei dem Krebszellen letztendlich die körpereigene Immunabwehr überlisten, die Immunzellen - vor allem T-Zellen - stilllegen und ungehindert auswachsen können. Obwohl Immune-Checkpoint Therapien das Immunsystem bei manchen Krebsarten erfolgreich reaktivieren können und somit Patienten in Remission bringen, sprechen viele Krebsarten, darunter auch die chronisch lymphatische Leukämie (CLL), nicht darauf an. Für verbesserte Therapien ist es wichtig zu verstehen, warum sich in vielen Fällen das Immunsystem nicht, zum Zweck der Krebsabwehr, reaktivieren lässt. Mit Hilfe des gegenständlichen Forschungsprojekts konnten wir uns dieser Frage eingehend widmen. So konnten wir mit Hilfe entsprechender Mausmodelle zeigen, dass nach der Entwicklung einer CLL auch die nicht-CLL-spezifischen T-Zellen stillgelegt wurden, was von der Anwesenheit (tumor-)antigenspezifischer T-Zellen abhängig ist. Transkriptomanalysen bestätigten den Erschöpfungsphänotyp von nicht-CLL-spezifischen T-Zellen in diesem Modell. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass im CLL-Mausmodell ein erheblicher Teil der nicht-CLL-spezifischen T-Zellen während des Krankheitsverlaufs durch einen Bystander-Effekt erschöpft wird. In diesem Zusammenhang konnten wir mittels kombiniertem Amplicon/Antikörper/scRNAseq Methoden die T-Zell Veränderungen die sich im Zuge der CLL Erkrankung in Abhängigkeit des klinischen Verlaufs manifestieren, auf Einzelzellebene in Bezug auf Klonalität und Genexpression charakterisieren. Weiters konnten wir im Zuge des Projekts zeigen, dass der Antigenrezeptor - das heißt die Spezifität - der CLL Zellen, den Schweregrad der Krankheit sowie damit verbundene Lymphadenopathien beeinflusst und, dass eine gesteigerte mTor vermittelte Signalkaskade mit Therapieresistenz der CLL verbunden sein kann. Letztendlich erlaubte die Förderung auch die Etablierung mehrerer bioinformatischer Auswerteplattformen. Dadurch konnten 1) die Mikroumgebung des Tumors und 2) der Tumor-Immun-Interaktion beziehungsweise der 3) klonalen Tumorevolution mittels bildgebender Einzelzell-Massenzytometrie und verschiedenen Einzellzell-DNA/RNA-Sequenziermethoden (NGS) untersucht werden. Die aus dem Projekt gewonnenen Erkenntnisse haben wichtige Auswirkungen auf das Verständnis des Immunoeditings und die Weiterentwicklung von Immuntherapien als vielversprechende Krebstherapie für Patienten.