Krebsforschung als Impulsgeber für neue Behandlungswege

Können Sie erklären, was sie mit Vulnerabilitäten meinen? Warum sind diese interessant für Sie?

Mit Vulnerabilitäten meinen wir Schwachstellen, die wir für die Behandlung ausnutzen können. Solche Schwachstellen sind besonders interessant, wenn nur der Tumor diese Schwachstelle hat und Therapien, die diese Schwachstelle angreifen, nur den Tumor zerstören, ohne den restlichen Körper zu attackieren. Solche Schwachstellen mit Medikamenten anzugreifen wäre eine effektive Behandlungsmöglichkeit mit sehr wenigen Nebenwirkungen.

Wie sind Sie bei ihrer Untersuchung vorgegangen?

Wir haben uns Neuroblastome im Labor in Petrischalen angesehen und untersucht, ob sogenannte Tumorzellen sich mit neuen Medikamenten töten lassen.

Haben Sie Schwachstellen ausfindig machen können? Und eröffnen ihre Ergebnisse möglicherweise neue therapeutische Ansätze?

Ja, wir haben eine neue Schwachstelle entdeckt, die sich mithilfe eines neuen Medikamentes angreifen lässt. Wir hoffen, dass wir in Zukunft diese Medikamente auch den Patienten zugänglich machen können. Ich glaube, dass wir mithilfe dieser Medikamente Patienten mit Neuroblastomen besser behandeln könnten.

Dr. med. Anton Henssen ist Assistenzarzt der Charité-Klinik für Pädiatrie m.S. Onkologie und Hämatologie. Das Interview führte Maren Müller.

Wie wurde die Diagnose bisher bestimmt?

Traditionell werden Tumoren anhand von mikroskopischen Bildern klassifiziert. Man unterscheidet hierbei in verschiedene Wachstumsformen, die jeweils eine Klasse bilden und denen die Bilder dann zugeordnet werden können. Fehleinschätzungen können wir nicht auszuschließen, und sie werden leider auch erst unter der Therapie offenkundig.

Sie haben gemeinsam mit Mitarbeitern des Hopp-Kindertumorzentrum am NCTHeidelberg (KiTZ), des Deutschen Krebsforschungszentrums und der Abteilung Neuropathologie am Universitätsklinikum Heidelberg ein alternatives Diagnoseverfahren entwickelt. Wie funktioniert es?

Bei der von uns entwickelten Methode werden Muster nicht mehr mit dem bloßen Auge erkannt, sondern mithilfe eines computergestütztenVerfahrens identifiziert. Wir nutzen dafür einen bestimmten Anteil der epigenetischen Information eines Tumors, die sogenannte DNA Methylierung. Mithilfe eines Mikro Array Scanners erstellen wir digitale Methylierungsprofile und vergleichen sie mit über 2.800 bereits klassifizierten Methylierungsprofilen einer Referenzkohorte. Ein Algorithmus hilft uns dabei, einen Klassifikationsscore zu bestimmen, der die Ähnlichkeit mit einer der Tumorklassen und -unterklassen ausweist. Für einen breiten Einsatz des Verfahrens stellen wir den Algorithmus und die Referenzkohorte über eine frei zugängliche Website kostenlos zur Verfügung (www.molecularneuropathology.org). Inzwischen haben wir über 20 000 Profile auf diesem Weg gesammelt.

Hat sich das Verfahren im klinischen Alltag bereits bewährt?

Ich würde die Frage bejahen. Um sicherzugehen, dass sich die Methode auch für den Einsatz in der klinischen Routine eignet, haben wir zwischen 2015 und 2017 an über 1.000 Patienten das konventionelle gegen das neue Verfahren getestet. Hierbei wurden mithilfe des Algorithmus in 12 % der Fälle Fehldiagnosen identifiziert. An der Charité setzen wir das Verfahren heute bei unklaren Tumoren ein, also immer dann, wenn die Mikroskopie kein eindeutiges Bild abgibt. In der Mehrzahl der Fälle können wir mit dem Klassifikationsalgorithmus die Diagnose bestimmen. Ich denke aber, dass das Verfahren in nur wenigen Jahren standardmäßig zur Bestimmung von Hirntumoren eingesetzt werden wird.

Prof. Dr. med. David Capper ist Oberarzt am Institut für Neuropathologie der Charité. Das Interview führte Maren Müller.

Welche Vorteile hat diese Methode gegenüber der traditionellen Stanzbiopsie?

Für die bisherige molekulare Charakterisierung von Tumoren muss man entweder operativ oder durch eine invasive Biopsie Gewebe entnehmen. Das entnommene Gewebe stellt aber immer nur einen Teil des Tumors dar und zeigt nie das gesamte Mutationsprofil eines Tumors. Mit einer funktionierenden Flüssigbiopsie kann dieses Problem in einigen Fällen überwunden werden. Außerdem können wir den Krankheitsverlauf  möglicherweise besser kontrollieren, weil regelmäßige Blutentnahmen für den Patienten keine große Belastung darstellen.

Sie haben diese Methode genauer unter die Lupe genommen. Worum ging es Ihnen?

Wir wollten herausfinden, ob das Mutationsprofil von Metastasen und/oder dem Primärtumor besser durch eine Analyse zirkulierender Tumorzellen (CTCs) oder zellfreier DNA (cfDNA) bestimmt werden kann. Zirkulierende Tumorzellen, das sind lebende Zellen, die sich vom soliden Tumor ablösen, im Blut zirkulieren und irgendwo im Körper eine Metastase entwickeln können. Im Gegensatz dazu wird zellfreie DNA von sterbenden Zellen - sowohl von gesunden als auch Tumorzellen - in die Blutbahn freigesetzt. Auch sie tragen die genomische Information der Ursprungszellen in sich. Von den Ergebnissen unserer Forschung sollen Patienten mit nicht biopsierbaren Metastasen profitieren. Sie könnten mit einer Liquid Biopsy die molekularen Eigenschaften der Metastase(n) ermitteln und dann zielgerichtet behandeln lassen.

Wie sind Sie vorgegangen?

Wir sind systematisch vorgegangen und haben je sechs Patienten, die an einem Kopf-Hals-Karzinom, einem Kolorektalen Karzinom oder einem Malignen Melanom erkrankt sind, in die Studie eingeschlossen. Diese Tumorerkrankungen unterscheiden sich durch ihren Metastasierungsweg voneinander - so entwickeln Menschen mit einem Kolorektalen Karzinom überwiegend Metastasen in der Leber, während Menschen mit einem Malignen Melanom häufig Fernmetastasen in Lunge, Leber und Gehirn bilden. Mittels Panel-Sequenzierung haben wir Mutationsprofile der CTCs und der cfDNA mit denen der Metastase und des Primärtumors verglichen.

Haben Ihre Versuche zu Ergebnissen geführt?

Eine BRAF Genmutation, die im Gewebe zweier Melanom-Patienten detektiert wurde, konnte in Vorversuchen mittels der hochsensitiven Digital Droplet PCR in der cfDNA aber nicht in den CTCs nachgewiesen werden. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass bei Fragestellungen zur Mutationsanalyse die Untersuchung der ctDNA (zirkulierende Tumor-DNA) auf Grund der einfacheren Probenbearbeitung als auch der höheren Erfolgsrate der Analyse zirkulierender Tumorzellen gegenüber von Vorteil ist. Diese Vermutung muss allerdings durch weitere Versuche (Sequenzierung der cfDNA und CTCs) bestätigt werden.

Sandra Liebs ist wissenschaftliche Leiterin des Forschungslabors des Charité Comprehensive Cancer Centers
Das Interview führte Maren Müller.

Ja und diese Eigenschaft ist für die T-Zell-Therapie wesentlich. Antikörper, also die körpereigenen Abwehrstoffe, die vor allem für die Abwehr von Bakterien zuständig sind, binden zwar körperfremde Strukturen und markieren diese für das Immunsystem, sie wirken aber nur außerhalb der Zellen. Die Kontrolle der Epitope auf der Zelloberfläche durch die T-Zellen ist die einzige Möglichkeit für das Immunsystem, geschädigte oder fremde Proteine in der Zelle auszumachen. Antigene, also Zielproteine für das Immunsystem, können je nach Größe und Struktur aber viele verschiedene Epitope aufweisen. Welches, so haben wir uns gefragt, ist also das eine Epitop, dass am besten produziert und am zuverlässigsten auf der Oberfläche gezeigt wird.

Haben Sie ein bestimmtes Antigen untersucht?

Wir haben Cyclin A1 untersucht, das eigentlich nur für die Spermienproduktion gebraucht wird. Das Protein wird aber auch bei vielen Leukämien und beim Eierstockkrebs produziert. Wir halten es daher für ein vielversprechendes Zielprotein für eine spezifische Immuntherapie dieser Krebsarten.

Welchen Herausforderungen mussten Sie sich bei der Suche stellen?

Die Brauchbarkeit eines Epitopes hängt von mehreren Faktoren ab: erstens wie häufig das Epitop aus dem Ursprungsprotein ausgeschnitten wird, zweitens, wie gut das Epitop in das Molekül passt, mit dem das Epitop auf der Oberfläche präsentiert wird, und drittens wie gut das Epitop das Immunsystem zu stimulieren weiß.

Konnten Sie am Ende ein Epitop ausmachen?

Von den 14 Epitopen, die wir aufgrund ihrer Bindungswahrscheinlichkeit im Vorfeld ausgewählt haben, ist es uns gelungen, zwei neue HLA2 T-Zellepitope zu identifizieren, von denen wir behaupten können, dass sie zum einen gut präsentiert und zum anderen T-Zellen zum Angriff anregen. Wir werden über diese beiden Epitope in einer Fachpublikation berichten.

PD Dr. Sebastian Ochsenreither ist Facharzt am Zentrum für Tumormedizin der Charité
Das Interview führte Maren Müller.

Die häufigste Therapie bei der Behandlung des DLBCL ist die Antikörpertherapie kombiniert mit einer Chemotherapie. Der Antikörpertherapie ist es zu verdanken, dass mittlerweile mehr als 60 Prozent der Betroffenen dauerhaft geheilt werden können. Dagegen sprechen etwa ein Drittel der Patienten entweder überhaupt nicht auf diese Therapie an oder entwickeln einen Rückfall.

Können Sie erklären, warum ein Drittel der Patienten nicht auf die Therapie ansprechen?

Wir denken, dass unter anderem die individuelle klonale Architektur des Tumors dafür mitverantwortlich ist. Durch Techniken wie dem Whole Exome Sequencing konnten bei einer DLBCL bis zu 200 Mutationen im Tumor-Genom gefunden werden. Mein Ziel und das meiner Arbeitsgruppe ist es, diese Mutationen einzuteilen in früh erworbene Mutationen, die vermutlich bei der Krankheitsentstehung wichtig sind, und in anschließend erworbene Mutationen, die eher für den klinischen Verlauf der Krankheit verantwortlich sind. Sollte es uns gelingen, die auslösenden Mutationen zu identifizieren, werden wir in der Zukunft früher und auch präziser eingreifen können.

Wie lassen sich früh erworbene Mutationen von den anderen unterscheiden?

Einige der häufigsten DLBCL-typischen Genmutation wurde vor kurzem auch bei Menschen nachgewiesen, die weder an Krebs noch einer Bluterkrankung litten. Dieses Phänomen nennen wir klonale Hämatopoese. Es tritt, wie das Lymphom auch, am häufigsten zwischen dem 60. und 70. Lebensjahr auf. Das brachte uns zum Nachdenken. Etwa ein Prozent dieser Menschen entwickeln auch Tumore. Wir vermuten, dass es einen Zusammenhang zwischen dem Vorliegen einer klonalen Hämatopoese und der Tumorentstehung gibt, an dessen Anfang unserer Meinung nach mutierte hämatopoetische Stammzellen stehen könnten.

Haben Ihre Forschungsarbeiten diese Vermutung bestätigt?

Daran arbeiten wir gerade. In unserem von der Berliner Krebsgesellschaft geförderten Forschungsprojekt haben wir zwölf Patienten mit einem DLBCL molekulargenetisch detailliert untersucht. Zunächst haben wir durch Sequenzierung aller proteinkodierenden Gene, durchschnittlich 150 erworbene Mutationen detektiert. Danach haben wir diese im Tumor gefundenen Mutationen versucht, auch in nicht-betroffenen also gesunden Zellen nachzuweisen. Hierbei haben wir uns auf die Blutstammzellen und Vorläuferzellen konzentriert.

Haben Sie welche gefunden?

Bei drei Patienten haben wir wie vermutet eine kleine Anzahl der 150 Mutationen auch in den Stammzellen gefunden. Es waren unterschiedliche Gene betroffen, weshalb wir bisher keine Gruppe der häufig vorkommenden krebsinitiierenden Gene ableiten konnten. Daran arbeiten wir gegenwärtig in Folgeprojekten mit größeren Patientenkollektiven. Dessen ungeachtet hat die Untersuchung uns grundlegend gezeigt, dass bestimmte Mutationen immer wieder in verschiedenen Lymphom-Entitäten auftreten und bei Weitem noch nicht das gesamte Spektrum erforscht worden ist. Beispielhaft ist das Gen NFKBIE zu nennen, über das ich mittlerweile im Journal "Blood" berichten konnte.

PD Dr. Frederik Damm ist Facharzt und Arbeitsgruppenleiter der medizinischen Klinik mit Schwerpunkt Hämatologie, Onkologie und Tumorimmunologie der Charité. Das Interview führte Maren Müller.