Prädiktive Immuntherapie-Biomarker Analyse solider Tumore (Solid Flow)

Abbildung 1: Team Immunologisches Labor: Prof. Volker Kunzmann, Anette Koss-Kinzinger, Dr. Brigitte Kimmel, Vanessa Drescher, Silke Killinger, Kathrin Eckert, Astrid Schmitt-Reuß und Melissa Väth

Team

Das Kernteam der AG Kunzmann setzt sich aus Naturwissenschaftlern (Fr. Dr. rer. nat. B. Kimmel), medizinischen Doktoranden (Fr. S. Löhnert, Fr. L. Seidler, Hr. J. Seek) und langjährig erfahrenen Mitarbeiterinnen (MTAs) des Immunologischen Labors (Fr. V. Drescher, Fr. K. Eckert, Fr. S. Killinger, Fr. A. Koss-Kinzinger, Fr. I. Kuntzsch, Fr. H. Pototzky, Fr. A. Schmitt-Reuß, Fr. M. Väth) der Medizinischen Klinik und Poliklinik II zusammen. Projektbezogene Kooperationen bestehen zur Abteilung für Gastroenterologie (Hr. Prof. A. Meining), der Chirurgischen Klinik I (Hr. Prof. C.T. Germer) und dem Institut für Pathologie (Hr. Prof. A. Rosenwald/Fr. Prof. Dr. E. Hartmann) zusammen.

Motivation und Innovation

Die Immuntherapie (Immuncheckpoint-Blockade = ICB) hat die Therapie von zahlreichen soliden Tumoren in den letzten Jahren revolutioniert. Bislang werden Tumorproben (in aller Regel Biopsien) hinsichtlich der Expression Immuntherapie-relevanter Biomarker (= sog. prädiktive Biomarker wie PD-L1) hauptsächlich immunhistochemisch in Pathologien untersucht. Diese immunhistochemische Diagnostik ist allerdings sehr zeit- und arbeitsaufwendig (mind. 3-4 Arbeitstage). Wir möchten im Rahmen dieses Projektes als Alternative zum klassischen immunhistopathologischen Verfahren ein neues Flowzytometrie-basiertes Verfahren zur Analyse prädiktiver Immun-Biomarker aus Tumorgewebeproben etablieren.

Die Vorteile dieses neuen Verfahrens wären:

• Patientennahe Sofortdiagnostik (innerhalb von 1-2h nach Biopsie verfügbar)
• Simultane Diagnostik von bis zu 12 verschiedenen prädiktiven Immunbiomarkern (wie PD-L1, LAG-3, TIGIT, u.a.) auf Tumorzellen bzw. Tumor-infiltrierenden Immunzellen (T-Zellen, NK-Zellen, Tumor-assoziierten Makrophagen) aus einer Gewebeprobe
• Sensitivere und quantifizierbare Expressionsanalyse von prädiktiven Immunbiomarkern im Vergleich zur semiquantitativen und Untersucher-abhängigen bisherigen Immunhistochemie
• Geringere Abhängigkeit von der Qualität der Tumorproben (neben Core-Biopsien eignen sich für SolidFlow auch Feinnadelbiopsien mit wenigen Tumorzellen bzw. Immunzellen).

Welche Ziele verfolgt das Projekt?

Hauptziel des Projektes ist es, eine neue patientennahe Sofortdiagnostik (POCT) für Immuntherapie (ICB)-relevante prädiktive Biomarker zu etablieren. Darüber hinaus können mit dieser neuen Methode (= SolidFlow) Aussagen über die phänotypische Verteilung bestimmter (auch sehr seltener) Subpopulationen in Tumor bzw. Tumorumgebung getroffen werden. Begleitende (vergleichende) Analysen zur pathologischen Auswertung an Tumorgewebeschnitten sollen dazu beitragen, neue prädiktive Biomarker für eine personalisierte Immuntherapie zu finden.

Abbildung 2: Arbeitsschritte zur Isolierung und Charakterisierung von Einzelzellen aus frischen Proben solider Tumore.

Ansatz des Forschungsprojektes

Aus Gewebeproben (aus Sonographie oder CT-gesteuerten Core- oder Feinnadelbiospien oder endoskopisch gewonnenen Biopsien) von Tumorpatienten mit verschiedenen soliden Tumor-Entitäten werden durch mechanische und enzymatische Degradation Einzelzellen isoliert und diese im Anschluss durch Multicolor-Durchflusszytometrie untersucht. Die in den Proben analysierten Biomarker umfassen neben etablierten (wie PD-L1) auch mehrere neue prädiktive Immun-Biomarker (LAG-3, TIGIT, TIM-3, VISTA, HLA-Klasse I u.a.). Gleichzeitig können die Tumor-infiltrierenden T-Zellen auf ihre Tumorreaktivität und ihren Aktivierungszustand (naive, memory, effector, exhausted) hin untersucht werden.

Warum soll das Forschungsprojekt unterstützt werden?

Unser Projekt ist hochinnovativ und patientenorientiert. Es dient der Optimierung von immuntherapeutischen Behandlungsansätzen für Patienten mit verschiedenen soliden Krebserkrankungen. Die Ergebnisse dieses Projektes werden dabei helfen, gezielte und speziell auf die Patienten abgestimmte Therapien/Immuntherapien und somit auch die Versorgung der Patienten zu verbessern.