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Krebsimpfstoff: Anpassbare Nanopartikel bremsen Tumore
Bei personalisierten Krebsimpfstoffen entscheidet nicht nur, welches Tumormerkmal sie dem Immunsystem zeigen. Auch die Menge solcher Erkennungsmerkmale auf einem Trägerpartikel beeinflusst die Abwehr, wie neue Experimente mit gentechnisch veränderten Bakterienviren zeigen. Bei Mäusen lösten dichter besetzte Impfpartikel eine stärkere T-Zell-Antwort aus und bremsten das Wachstum von Tumoren.
Cambridge (U.S.A.). Krebsimpfstoffe sollen das Immunsystem auf charakteristische Merkmale von Tumorzellen aufmerksam machen, damit es entartete Zellen gezielt angreifen kann. Besonders interessant sind dafür sogenannte Neoantigene, die durch Mutationen der Krebszellen entstehen und sich deshalb als Angriffspunkte eignen.
Für maßgeschneiderte Impfungen gegen Krebs müssen zunächst geeignete Tumormerkmale ausgewählt werden. Doch auch deren Verteilung auf dem Impfstoff könnte für die Immunreaktion entscheidend sein, denn Abwehrzellen müssen die Antigene zunächst aufnehmen und anderen Immunzellen präsentieren.
Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) um Prof. Angela M. Belcher haben nun untersucht, wie die Dichte der Antigene auf einem Impfstoffträger die Abwehr gegen Tumoren beeinflusst. Als Grundlage dienten M13-Bakteriophagen, also fadenförmige, für Menschen harmlose Viren, die normalerweise Bakterien befallen.
Die Forscher statteten ein Hüllprotein der Viren namens pVIII gentechnisch mit verschiedenen Antigenen aus. Durch Veränderungen der Aminosäuresequenz und der Proteinproduktion konnten sie den Anteil der antigentragenden Hüllproteine auf rund sechs bis 70 Prozent einstellen.
„Das Antigen ist das spezifische Ziel, gegen das wir eine Immunantwort auslösen wollen, was bedeutet, dass wir die richtige Antigenmenge sicherstellen müssen, damit wir eine starke Immunantwort erreichen können“, erklärt Shengnan Huang vom MIT.
Zunächst testete das Team den Modellmarker SIINFEKL an Zellen und Mäusen. Bei einer Antigendichte von rund 35 Prozent stieg der Anteil der darauf spezialisierten CD8-T-Zellen im Mäuseblut auf etwa 17,5 Prozent, gegenüber rund 7,4 Prozent bei Partikeln mit sechs Prozent Antigendichte.
In Zellversuchen fiel die Aufnahme der dichter besetzten Partikel durch dendritische Zellen etwa 2,8-mal höher aus. Diese Abwehrzellen sind dafür zuständig, Antigene an T-Zellen weiterzugeben. Auch im anschließenden Melanomversuch wirkte die dichtere Variante besser. Nachdem die geimpften Mäuse Tumorzellen erhalten hatten, wuchsen ihre Tumoren langsamer als nach der schwächer bestückten Impfung.
„Wir können die genaue Länge steuern. Wir können die genaue Antigenexpression, die Dichte, das Muster und die genaue Menge des Immunverstärkers steuern. Häufig muss man einem Impfstoff einen anderen Immunverstärker hinzufügen, aber jetzt ist alles genetisch kodiert“, erklärt Prof. Angela M. Belcher.
Anschließend prüften die Forscher, ob sich das Prinzip auf ein tatsächliches Tumormerkmal übertragen lässt. Dazu verwendeten sie das Neoantigen Adpgk aus dem Darmkrebsmodell MC-38 von Mäusen. Bei höherer Antigendichte stieg der Anteil der darauf spezialisierten CD8-T-Zellen von etwa 1,1 auf 7,4 Prozent, also auf fast das Siebenfache.