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1.  Einleitung

1.1. Nierenzellkarzinom

Das Nierenzellkarzinom (NZK) repräsentiert einen Anteil von etwa 2 bis 3 % aller malignen Erkrankungen. In Deutschland liegt die Inzidenz bei ca. 9 Erkrankungen pro 100,000 Einwohner [144]. Für das Jahr 2003 wurde eine Anzahl von 31,900 Neuerkrankungen an einem NZK mit insgesamt 11,900 Todesfällen für die USA berechnet [89]. Derzeit ist eine jährliche Steigerung der Inzidenz um 0,68 bis 3,7 % pro 100,000 Einwohner zu beobachten, wobei Männer etwa doppelt so häufig erkranken wie Frauen [78]. Neben der Erhöhung der Inzidenz ist auch ein Anstieg in der krankheitsspezifischen Mortalität verzeichnet worden [78]. Während man 1985 weltweit von 54,000 Todesfällen bedingt durch das NZK ausging, wurde für das Jahr 2000 eine Anzahl 102,000 Todesfällen berechnet [116]. Der Anstieg der Inzidenz des NZK wird einerseits auf die Verbesserung und den breiteren Einsatz diagnostischer Techniken, wie Ultraschall und Computertomographie zurückgeführt, andererseits zeigt die höhere Sterblichkeit in allen Stadien an, dass auch andere Faktoren für die Erhöhung der Inzidenz verantwortlich gemacht werden müssen [78]. Derzeit werden 25 – 60 % aller NZK als inzidentelle Karzinome diagnostiziert [88,116]. Für das NZK besteht ein Altersgipfel in der 5. bis 7. Lebensdekade.

80 bis 85 % aller malignen Tumoren der Niere sind von den renalen Epithelzellen ausgehende Nierenzellkarzinome. Auf der Basis bestimmter immunhistochemischer und zytogenetischer Eigenschaften werden derzeit 5 histologische Subtypen (Typing) unterschieden [185]. Am häufigsten tritt in etwa 70 % das hellzellige NZK auf. Weiterhin werden das papilläre NZK (Häufigkeit 10 bis 15 %), das chromophobe NZK (Häufigkeit 5 %) und das Sammelrohrkarzinom (Häufigkeit < 1 %) differenziert [185]. Etwa 4 bis 5 % sind nicht klassifizierbare Karzinome, die sich sich keinem bestimmten Subtyp zuordnen lassen und mit einer ungünstigen Prognose verbunden sind [185, 221].

Die pathomorphologische Einteilung des NZK (Staging) erfolgt nach der TNM-Klassifikation maligner Tumoren von 2002 und unterscheidet [173]:

Beim Grading des NZK hat sich die Berücksichtigung zytomorphologischer und vor allem nukleärer Eigenschaften bewährt und zur Einteilung in drei Grade (G1-G3) geführt [189].

Der Lymphknotenstatus wird als pN0 klassifiziert, wenn keine Lymphknotenmetastasen nachgewiesen werden konnten. Der Befund pN1 gilt, wenn eine solitäre regionäre Lymphknotenmetastase diagnostiziert werden konnte. Bei mehr als einer regionären Lymphknotenmetastase wird der Status als pN2 bezeichnet.

Dem fehlendem Nachweis von Fernmetastasen (M0) steht das Vorhandensein von Fernmetastasen (M1) gegenüber.

Die Einteilung der Erkrankung in 4 Stadien erfolgt derzeit entweder nach den UICC Empfehlungen oder nach Robson [155,173]. Dabei gilt das jeweilige Stadium IV für die metastasierte Erkrankung. Die UICC- und Robson-Klassifikation sind in den Tabellen 1 und 2 aufgeführt.

Tab. 1) Stadieneinteilung nach UICC [173].

UICC

T

N

M

I

T1

N0

M0

II

T2

N0

M0

III

T1/2

T3

N1

N0/1

M0

IV

T4

jedes T

jedes T

N0/1

N2

jedes N

M0

M0

M1

Tab. 2) Robson-Klassifikation mit der jeweils entsprechenden TNM-Klassifikation [155].

Robson

TNM

I

T1/2

II

T3a

III a

T3b/3c

III b

N1/2

IVa

T4

IV b

M1


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Die Standardtherapie des NZK besteht in der radikalen Tumornephrektomie mit Adrenalektomie und lokoregionärer Lymphadenektomie. Diese Operation kann prinzipiell von einem transperitonealen oder retroperitonealen Zugangsweg aus durchgeführt werden. Zunehmend gewinnt auch die laparoskopische radikale Tumornephrektomie als minimal invasiver Eingriff an klinischer Bedeutung.

Die operative Therapie des NZK unterliegt derzeit weiteren Wandlungen, wie dem Verzicht auf die Adrenalektomie bei Tumoren im Mittel- oder Untergeschoss der Niere und der offenen oder laparoskopischen organerhaltenden Operation bei kleineren, peripher gelegenen NZK als elektive Indikation.

Bei ca. 25 bis 30 % der Patienten bestehen zum Zeitpunkt der Erstdiagnose eines NZK bereits Metastasen [121]. Im weiteren Verlauf der Erkrankung nach Tumornephrektomie entwickeln bis zu 25 % der Patienten lokale Rezidive oder Fernmetastasen [104,151]. Diese Zahlen verdeutlichen, dass ein Großteil der auch unter kurativer Absicht primär operierten Patienten in der Nachbeobachtung mit der Diagnose eines metastasierten NZK konfrontiert werden.

Während für das lokalisierte NZK stadienabhängig 5-Jahres-Überlebensraten zwischen 60 bis 100 % beobachtet werden, liegen die 5-Jahres-Überlebensraten bei unbehandelten Patienten mit einer metastasierten Erkrankung unter 5 bis 10 % [51,121,122]. Metastasen eines NZK treten in bis zu 70 % in den Lungen auf. Als weitere häufige Metastasenlokalisationen gelten das Skelettsystem, die Leber, Lymphknoten und lokale Rezidive. Aber auch seltene Metastasenlokalisationen, wie z.B. im Bereich des Nasen-Rachenraums, in Drüsengewebe oder im Myokard sind beim NZK beschrieben worden [1,40,68,148,160].

Sowohl für das lokal begrenzte als auch für das metastasierte NZK sind eine Reihe von prognostischen Faktoren klinisch anerkannt. Bei der Einteilung der zahlreichen tumor-, therapie- und patientenbezogenen prognostischen Faktoren ist die Klassenbildung des American College of Pathologist’s hilfreich [73]. Diese Klassifikation differenziert zwischen klinisch akzeptierten, allgemein anerkannten Faktoren (Klasse I), klinisch ansatzweise geprüften Faktoren (Klasse IIa), den biologisch bestätigten Faktoren (Klasse IIb) und den noch wenig evidenten Faktoren (Klasse III). Zu den Tumor-bezogenen Faktoren der Klasse I zählen die T-Kategorie, das Grading, der Lymphknotenstatus sowie der hellzellige histologische Subtyp. Als Patienten-bezogene Faktoren sind Symptome zum Zeitpunkt der Erstdiagnose, Gewichtsverlust, der Allgemeinzustand des Patienten, das Vorhandensein von Lymphknotenmetastasen oder Fernmetastasen, eine erhöhte Blutsenkungsgeschwindigkeit, Anämie, Hyperkalzämie oder eine Erhöhung der alkalischen Phosphatase akzeptiert. Zu den Therapie-assoziierten Faktoren wird der R-Status (R2, makroskopischer Residualtumor) gezählt [174]. Neuere Untersuchungen deuten darauf hin, dass [Seite 8↓]auch die Durchführung einer Immuntherapie einen prognostisch unabhängigen Risikofaktor darstellt [220].

1.2. Stand der Forschung

1.2.1. Therapie des metastasierten Nierenzellkarzinoms

Es gilt derzeit als anerkannte Lehrmeinung, dass konventionelle Therapiestrategien, wie Bestrahlung, Hormon- oder Chemotherapie kaum eine klinische Bedeutung bei der Behandlung des metastasierten NZK haben.

Das Nierenzellkarzinom gilt als strahlenresistente Tumorentität. Der Wert der Bestrahlung liegt in der palliativen Behandlung symptomatischer Knochenmetastasen und der stereotaktischen Bestrahlung bzw. Ganzhirnbestrahlung beim Auftreten von Hirnmetastasen [41,58,170]. Adjuvante Protokolle haben keinen Vorteil einer Bestrahlung zeigen können [52,96]. Prospektiv randomisierte Studien hinsichtlich des Effektes der Strahlentherapie bei der metastasierten Erkrankung sind nicht bekannt.

Für die Resistenz des NZK gegenüber antineoplastischen Substanzen wird die hohe Expression von Multi-Drug-Resistance-Genprodukten verantwortlich gemacht [57]. Mehrere Übersichtsartikel haben die Ergebnisse von Studien zum Einsatz verschiedenster Zytostatika zusammengefasst [5,124,215]. Selbst moderne Substanzen haben beim fortgeschrittenen NZK mit Ansprechraten von unter 10 % nur eine geringe klinische Wirksamkeit gezeigt und der standardisierte Einsatz einer antineoplastischen „first-line“-Monotherapie kann derzeit nicht empfohlen werden [5].

Der Nachweis von Estrogen- und Progesteronrezeptoren beim NZK hat die klinische Rationale zum Einsatz von Hormonen im metastasierten Stadium geliefert. Eine initiale Studie mit Progesteron wies eine objektive Remissionsrate von 16 % auf [25]. Studien unter Anwendung von Tamoxifen oder Toremifen zeigten jedoch nur einen geringen Anteil an Kurzzeit-Remissionen ohne Nachweis einer Überlebensverlängerung [15,62,168,182].

Die fehlende Wirksamkeit konventioneller Therapieoptionen beim fortgeschrittenen NZK verdeutlicht das therapeutische Dilemma und den Bedarf an neuen, innovativen und effektiven Behandlungskonzepten im klinischen Umgang mit der metastasierten Erkrankung.

Mit dem erstmaligen klinischen Einsatz des Zytokins Interleukin-2 (IL-2) durch Rosenberg et al. 1985 wurde das therapeutische Spektrum zur Behandlung maligner Erkrankungen und insbesondere des metastasierten NZK wesentlich erweitert und bereichert [161]. In der ersten [Seite 9↓]Veröffentlichung hatte Rosenberg Patienten mit verschiedenen malignen metastasierten Tumoren, darunter auch Patienten mit metastasierten NZK, mit intravenösem IL-2 und autologen Lymphokin-aktivierten Killerzellen (LAK-Zellen) systemisch behandelt und objektive Remissionen bei 11 von 25 Patienten beobachtet [161]. In einer größeren Studie an insgesamt 157 Patienten konnten diese Ergebnisse untermauert werden und somit der Grundstein zu einer modernen, Zytokin-basierten Immuntherapie für die Behandlung des metastasierten NZK gelegt werden [162]. Die Etablierung der Immuntherapie als unspezifische Aktivierung des Immunsystems auf der Grundlage der systemischen Wirkung von Zytokinen wurde in den folgenden Jahren vorangetrieben. Verschiedene Zytokine, Kombinationen von Zytokinen, Dosierungen und Therapiepläne wurden in einer kaum überschaubaren Anzahl von Phase I und II Studien und nur wenigen Phase III Studien hinsichtlich ihrer klinischen Wirksamkeit geprüft.

Nach dem bisherigen Kenntnisstand werden derzeit die beiden humanen, rekombinanten Zytokine IL-2 und Interferon-α2 (IFN-α2) als klinisch wirksam angesehen und haben sich bei der Behandlung des metastasierten NZK durchgesetzt.

Mit einer IFN-α-basierten Immuntherapie können objektive Remissionen in etwa 10 – 15 % erzielt werden. Wirth hat in einem Übersichtsartikel eine Remissionsrate von 12 % angegeben [214]. In größeren Studien konnte ein Überlebensvorteil einer IFN-α Therapie gegenüber anderen Behandlungen gezeigt werden. In der Studie von Pyrhönen et al. an 160 Patienten wies die Kombination von IFN-α und Vinblastin mit 9,6 Monaten ein signifikant verlängertes medianes Überleben im Vergleich zu einer Vinblastin-Monotherapie mit 5,4 Monaten auf (p=0,0049) [150]. Der Überlebensvorteil war signifikant, jedoch deutlich geringer ausgeprägt in einer Studie der Medical Research Council Renal Cancer Collaborateurs mit 335 Patienten, die eine IFN-α Monotherapie mit Medoxyprogesteronazetat prospektiv randomisiert verglich (medianes Überleben 8,5 Monate vs. 6 Monate) [114].

Die Behandlung mit IL-2 erfolgte zunächst intravenös und hat auf dieser Basis zur Zulassung durch die FDA in den USA geführt. In Deutschland erfolgte durch die Arbeitsgruppe um Atzpodien die Etablierung der subkutanen Applikation [10]. Derzeit existieren für IL-2 hoch- und mittel-dosierte intravenöse sowie niedrig-dosierte subkutane Therapieschemata. Die Zusammenfassung der Ergebnisse der IL-2-Monotherapie der verschiedenen Applikationsformen und Dosierungen, teilweise in Kombination mit Lymphokin-aktivierten Killerzellen (LAK-Zellen), ergab bei 29 berücksichtigten Studien mit insgesamt 1350 Patienten eine objektive Remissionsrate von 17,9 % [14]. Eine Langzeit-Überlebensanalyse von insgesamt 7 Studien mit 255 Patienten, die mit hochdosiertem intravenösem IL-2 behandelt worden waren, ergab bei [Seite 10↓]einer objektiven Remissionsrate von 15 % ein medianes Überleben von 16,3 Monaten mit einer kalkulierten 5- und 10-Jahres-Überlebensrate zwischen 10 bis 20 % [54]. Ähnliche Ergebnisse mit einem medianen Überleben von mehr als 21 Monaten, sowie einer 5- und 13-Jahres-Überlebensrate von 16 und 9 % beobachteten auch Atzpodien et al. bei der Analyse von 443 Patienten aus 3 konsekutiven klinischen Studien [16].

Die Kombination von IL-2 und IFN-α2a ist in einer Vielzahl von Studien mit unterschiedlichen Dosierungen und Therapieschemata untersucht worden. Die CRECY-Studie (Cancer du Rein Ètude Cytokine) hat als prospektiv randomisierte Phase-III-Studie die jeweilige Monotherapie mit IL-2 (kontinuierlich intravenös) und IFN-α2a (subkutan) mit der Kombination beider Zytokine an 425 Patienten verglichen. Hierbei zeigten sich objektive Remissionen für IL-2 von 7,5 % und für IFN-α2a von 6,5 %, die signifikant niedriger waren als die der Kombination mit 18,6 %. Ebenso war das progressionsfreie Ein-Jahres-Überleben signifikant zugunsten der Kombinationstherapie verbessert (15 % für IL-2, 12 % für IFN-α2a und 20 % für die Kombination). Damit zeigte sich zunächst ein positiver Effekt der beiden Zytokine im Vergleich zur jeweiligen Monotherapie.

Die Unterschiede im Ansprechen und im Ein-Jahres-progressionfreien Überleben schlugen sich in dieser Studie jedoch nicht auf das mediane Überleben nach längerer Nachbeobachtung nieder, das zwar mit 17 Monaten für die Kombination im Vergleich zu 12 Monaten für IL-2 und 13 Monaten für IFN-α2a verlängert war, jedoch nicht das Signifikanzniveau erreichte (p=0,55) [136].

Brinkmann et al. haben in einer Übersichtsarbeit die Ansprechraten der kombinierten Zytokintherapie mit IL-2 und IFN-α verschiedener Studien verglichen. In 18 Studien mit insgesamt 767 Patienten traten kumulativ bei 149 Patienten (19 %) objektive Remissionen auf [34].

Mit der Veröffentlichung der ersten französischen Daten erschien auch eine retrospektive Arbeit der Hannoveraner Gruppe um Atzpodien, die an 215 Patienten die IL-2 Monotherapie mit der Kombination von IL-2 und IFN-α2a als Zweifachtherapie und der zusätzlichen Kombination mit der antineoplastischen Substanz 5-Fluorourazil (5-FU) als Dreifachtherapie verglich [108]. Die Analyse untersuchte retrospektiv Daten verschiedener Phase-II-Behandlungsprotokolle. Es zeigte sich interessanterweise eine klare Überlegenheit der Dreifachkombination mit einer objektiven Remissionsrate von 39 % (47 von 120 Patienten) gegenüber der Zweifachtherapie mit [Seite 11↓]28 % (22 von 79 Patienten). Nach Risikostratifizierung der Patienten ergab sich für die Gruppe mit einem mittleren Risikoprofil eine signifikant höhere Zwei-Jahres-Überlebensrate von 65 % gegenüber 27 % für die Zweifachkombination [108].

Auf der Basis dieser Daten und nach Formierung der Deutschen Gruppe zur Chemoimmuntherapie des metastasierten Nierenzellkarzinoms (DGCIN) wurden 3 prospektiv randomisierte Studien initiiert (Protokolle DGCIN-93, DGCIN-95 und DGCIN-98).

Während das DGCIN-93-Protokoll die Dreifachkombination von IL-2, IFN-α2a und 5-FU gegen eine Tamoxifen-Monotherapie als quasi-Null-Arm verglich, wurde mit den Protokollen DGCIN-95 und DGCIN-98 versucht, dass Konzept der Dreifachkombination konsequent weiter zu entwickeln.

Das DGCIN-93-Protokoll wies prospektiv an einer kleinen Zahl von 78 Patienten einen signifikanten Vorteil der Therapie mit IL-2, IFN-α2a und 5-FU (41 Patienten) gegenüber Tamoxifen (37 Patienten) nach. Die objektiven Remissionen in der Zytokingruppe lagen bei 39 % versus 0 % in der Tamoxifengruppe. Das mediane Überleben betrug 24 Monate für die Dreifachtherapie versus 13 Monate für Tamoxifen mit einer signifikant verbesserten Fünf-Jahres-Überlebensrate von 24,8 % versus 13,5 % (p=0,03) [15].

Auch retrospektiv schien die zusätzliche Gabe von 5-FU zu den beiden Zytokinen die Rate objektiver Remissionen erhöht zu haben. Die kumulativen Ergebnisse von 13 Studien mit 552 Patienten führten, wenn auch unter Anwendung modifizierter Dreifachkombinationen, zu objektiven Remissionen bei 162 Patienten (29 %) [34].

Diese Daten haben das Konzept der Dreifachkombination von subkutanem IL-2 und IFN-α2a und intravenösem 5-FU untermauert und zu einem de facto Standard in Deutschland gemacht. Dies wurde durch eine Befragung der Hamburger Arbeitsgruppe um Huland deutlich, die zeigen konnte, dass die Chemoimmuntherapie bei 94 von insgesamt 147 Zentren das „first-line“-Therapieschema darstellt [82].

Dennoch werden die Ergebnisse der Dreifachtherapie in Bezug auf Ansprechraten und Überleben in der Literatur unterschiedlich diskutiert. Im Gegensatz zu Studien, insbesondere aus dem deutsch- und auch angloamerikanischen Raum, die ermutigende Ergebnisse bei akzeptabler Toxizität des Therapieregimes zeigten [2,13,45,80,108,164], konnten französische Studien und Studien aus den Benelux-Ländern diese Resultate nicht bestätigen [137,152,193,200].

Die kontroversen Ergebnisse deuten auf den Bedarf und die Notwendigkeit der Erfassung der Ergebnisse der Dreifachkombination von IL-2, IFN-α2a und 5-FU hin. Andererseits besteht die [Seite 12↓]Notwendigkeit weiterer, prospektiv randomisierter Phase-III-Studien. In diesem Zusammenhang ist die EORTC-Studie 30012 zum prospektiven Vergleich des Dreifachtherapieschemas gegenüber einer IFN-α2a-Monotherapie erwähnenswert.

Zusammenfassend haben Coppin et al. auf der Basis der unzureichenden Datenlage in einer Übersicht zum derzeitigen Kenntnisstand der Behandlung des metastasierten NZK in einem Cochrane-Review folgende, ernüchternde Schlussfolgerungen gezogen [39]:

  1. Die Wirksamkeit von hochdosiertem IL-2 ist nicht durch Phase-III-Studien belegt, die Anwendung von IL-2 basiert auf den Ergebnissen von Phase-II-Studien.
  2. IFN-α bewirkt eine 2,6monatige Verlängerung des medianen Überlebens, eine Erhöhung der 1-Jahres-Überlebensrate auf 27 % und eine Reduktion des 2-Jahres-Sterberisikos um 22 % im Vergleich zu nicht-behandelten Patienten.
  3. Die Kombination von IL-2 und IFN-α wird nur in klinischen Phase-III-Studien empfohlen.

Unter den Patienten mit metastasierten Nierenzellkarzinomen, die mit einer Chemoimmuntherapie behandelt werden, bilden diejenigen mit Skelettmetastasen oder großen lokalen Rezidiven eine ungünstige Subgruppe mit geringen Remissionsraten und einer schlechten Prognose. Unterschiedliche Ansprechraten auf eine Immuntherapie bei bestimmten Metastasenlokalisationen sind von einer Reihe von Autoren beschrieben worden. Lopez-Hänninen berichtete über 49 % objektive Remissionen bei Patienten mit Lungenmetastasen im Vergleich zu 33 und 36 % bei Patienten mit lokalen Rezidiven und Skelettmetastasen. Komplette Remissionen traten in dieser Untersuchung überwiegend bei Patienten mit Lungenmetastasen auf [108]. Hofmockel beobachtete 33 % objektive Remissionen bei Lungenmetastasen, jedoch nur 7 % bei lokalen Rezidiven, Lymphknoten- oder Skelettmetastasen [80]. Ähnliche Ergebnisse wurden auch von Samland veröffentlicht mit 39 % objektiver Remissionen bei Lungenmetastasen und 6 % bei Lymphknotenmetastasen. Bei Skelettmetastasen wurden keine Remissionen beobachtet [164]. Zudem leiden Patienten mit diesen Metastasenlokalisationen häufiger an Symptomen wie Schmerzen, pathologischen Frakturen, Kompressionssyndromen, neurologischen Symptomen oder Subileen [32]. In der Literatur gibt es eine Reihe experimenteller aber auch erster klinischer Hinweise darauf, dass durch eine synchrone Kombination von Immuntherapie und Bestrahlung eine Steigerung des therapeutischen Effektes erzielt werden kann [32,36,46,217,218]. Unter der Zielsetzung, die präliminären klinischen Daten zu ergänzen, sollen retrospektiv 20 Patienten hinsichtlich Ansprechrate, Toxizität und [Seite 13↓]Überleben untersucht ausgewertet, die an unserer Klinik mit der synchronen Kombination von Immuntherapie und Bestrahlung behandelt worden waren.

In 5 bis 10 % entwickelt sich bei Patienten mit einem Nierenzellkarzinom ein vitaler Tumorthrombus in der Vena renalis oder Vena cava inferior. Etwa ein Drittel dieser Patienten weist eine zusätzliche Fernmetastasierung auf. Das Ausmaß der Tumorextension in der Vena cava inferior stellt einen entscheidenden Faktor für die operative Vorgehensweise dar. Von Staehler und Mitarbeiter wurde unter Berücksichtigung operationstechnischer Aspekte eine allgemein anerkannte Einteilung des Vena-cava-Befalles vorgenommen [179].

Tab. 3) Einteilung des Vena-cava-Zapfen nach Staehler [179].

Einteilung

Ausdehnung des Vena-cava-Thrombus

Stadium I

infrahepatisch

Stadium II

infradiaphragmal unterhalb der Leberveneneinmündung

Stadium III

infradiaphragmal oberhalb der Leberveneneinmündung

Stadium IV

supradiaphragmal

Insbesondere für Patienten mit Vena-cava-Zapfen der Stadien III und IV (infradiaphragmal-suprahepatisch oder supradiaphragmal) stellt die operative Therapie, trotz der operationstechnischen Fortschritte der letzten Jahre, eine interdisziplinäre Herausforderung dar. Die Indikationsstellung zur Durchführung des Eingriffes sollte hier individuell, unter Berücksichtigung des Allgemeinzustandes, des Vorhandenseins von Komorbiditäten und der Präsenz von Fernmetastasen erfolgen. Während in der Vergangenheit diese Indikation relativ streng gestellt wurde, und bei Vorliegen von Fernmetastasen eine operative Therapie prinzipiell als nicht indiziert galt, zeichnet sich inzwischen die Tendenz zu einer Erweiterung der OP-Indikation auch für Patienten mit Metastasen ab [135]. Dies ist einerseits darauf zurückzuführen, dass beim Vorliegen von Metastasen die perioperative Komplikationsrate nicht erhöht scheint [219]. Andererseits hat sich das klinische Management der metastasierten Erkrankung durch die Kombination von Operation und Immuntherapie verbessert.

Seit 1992 wurden an unserer Klinik auf interdisziplinärer Ebene zusammen mit Kardio- und Gefäßchirurgen Patienten mit Nierenzellkarzinomen mit infradiaphragmal-suprahepatischem [Seite 14↓]oder supradiaphragmalem Vena-cava-Befall (Stadium III und IV nach Staehler) operiert und nachbetreut [163,167]. In dieser Arbeit sollen die operativen Ergebnisse und der postoperative weitere Verlauf von 24 Patienten, die im Zeitraum von Juli 1992 bis November 2000 behandelt worden waren, untersucht werden. Mit einer multivariaten Analyse soll geprüft werden, ob die kraniale Ausdehnung des Zapfens der Stadien III und IV im eigenen Patientengut einen prognostisch signifikanten Prognosefaktor darstellt und damit einen Einfluss auf das gegenwärtige Behandlungskonzept von aggressiv-chirurgischem Vorgehen in Kombination mit einer Chemoimmuntherapie im metastasierten Stadium hat.

Das klinische Management des metastasierten NZK beinhaltet häufig die operative Entfernung des Primärtumors und die nachfolgende Immuntherapie zur Behandlung der Metastasen. Das Konzept von Operation und Immuntherapie konnte anhand zweier bedeutsamer prospektiver Studien (EORTC und SWOG) untermauert werden, die einen Überlebensvorteil für diese Patienten im Vergleich zu Kontrollgruppen mit Patienten, die nur immuntherapiert wurden, nachwiesen [55,117]. Die Durchführung einer Immuntherapie bei Patienten mit synchron oder metachron metastasierten Nierenzellkarzinomen setzt ein regelmäßiges Staging mit konventioneller Röntgendiagnostik, Computertomographie (CT), Ganzkörperskelettszintigraphie (GKSZ) oder Magnetresonanztomographie (MRT) voraus und ist Konsequenz dieses intensiven Therapiekonzeptes.

Das Vorhandensein eines biologischen Markers, ähnlich wie das Prostata-spezifische Antigen (PSA) beim Prostatakarzinom oder alpha-Fetoprotein (AFP) und humanes ß-Choriongonadotropin (ß-HCG) bei den malignen Keimzelltumoren des Hodens, würde die Nachbeobachtung und Kontrolle der Patienten erheblich erleichtern.

Es konnte kürzlich gezeigt werden, dass ein spezifisches Enzym des Kohlenhydratstoffwechsels, die Tumor-spezifische Form der M2-Pyruvatkinase (TU M2-PK) in malignen Zellen verstärkt exprimiert wird und auch im peripheren Blut von Patienten mit verschiedenen malignen Erkrankungen, wie dem Kolonkarzinom, Pankreaskarzinom, NZK und Bronchialkarzinom nachzuweisen ist [31,47,53,141,142,201,207,208].

Die erhöhte Expression der TU M2-PK ist bedingt durch Veränderungen im Stoffwechsel maligner Zellen im Vergleich zu normalen Zellen, insbesondere einer erhöhte Rate der aeroben Glykolyse. Die spezifischen Stoffwechselregulationen erfordern Anpassungen der Kapazität glykolytischer Enzyme und Isoenzymmuster [112,183]. Die Pyruvatkinase ist ein Enzym des Kohlenhydratstoffwechsels, das in der Expression seiner Isoenzyme (L-PK, R-PK, M1-PK, M2-PK) gewebespezifisch variiert. In normalen Zellen existieren die Isoformen als enzymatisch [Seite 15↓]aktive Tetramere. In malignen Zellen ist jedoch die inaktive dimere oder monomere Form des M2-Isoenzyms stärker ausgeprägt und trägt über eine reduzierte Phosphoenolpyruvat-Affinität zu einer Erhöhung der aeroben Glykolyse bei [112].

Präliminäre Untersuchungen zur Pyruvatkinase haben gezeigt, dass das Enzym nicht als Marker zur Frühdiagnose maligner Raumforderungen der Niere geeignet ist. In den soll daher geprüft werden, inwieweit die TU M2-PK als Marker bei anderen urologischen Krebserkrankungen geeignet ist. Unter der Hypothese, das beim metastasierten NZK eine höhere Sensitivität und Spezifität als bei der organbegrenzten Erkrankung vorliegen, soll die TU M2-PK bei Patienten mit metastasierten NZK unter Chemoimmuntherapie bestimmt und seine Eignung als Verlaufsparameter beurteilt werden.

1.2.2. Hitzeschockproteine

Die Weiterentwicklung des immuntherapeutischen Behandlungskonzeptes beim metastasierten NZK beinhaltet zum Einen die Optimierung zytokin-basierter Therapieansätze, die auf einer unspezifischen Aktivierung des Immunsystems basieren.

Andererseits sind aktuelle experimentelle Strategien auf die Etablierung spezifisch wirksamer Vakzinen im adjuvanten und metastasierten Stadium der Erkrankung gerichtet. Hitzeschockproteine (HSP) spielen hierbei auf Grund ihrer biologischen Eigenschaften eine besondere Rolle.

HSP stellen eine multifamiliäre Gruppe azider, genetisch hochkonservierter Proteine mit einem molekularen Gewicht von 8 bis 110 kDa dar. HSP sind von Bedeutung zum Erhalt zellulärer Normalfunktionen, spielen aber auch eine außerordentliche Rolle bei der zellulären Reaktion auf eine Hyperthermie. Da neben einer Hyperthermieapplikation auch andere Veränderungen des zellulären Mikromilieus die rasche Expression von HSP induzieren können, wurden diese wegen ihres Zusammenhanges mit der zellulären Stressantwort auch als Stressproteine bezeichnet. Prinzipiell werden HSP in fünf große Gruppen eingeteilt (siehe Tab. 4, adaptiert von [119]).


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Tab. 4) verschiedene HSP-Klassen

HSP-Klasse

Lokalisation

Funktion

Ubiquitin (8 kDa)

Zytosol, Nukleus

Bindung an Histone und Proteine

HSP28

Zytosol, Nukleus

Mikrofilamentstabilisation, Signaltrans-duktion

HSP60

Mitochondrien

Proteinimport und Proteinsynthese

HSP70

Zytosol, Nukleus, ER Mitochondrien

Peptidprozessierung, Proteinfaltung, Proteintransduktion

HSP90

Zytosol, Nukleus, ER

Rezeptorregulation (Steroidhormone), Peptidprozessierung, Proteinfaltung

HSP110

Zytosol

Prozessierung hitzedenaturierter Proteine

Sehr intensiv in Bezug auf die Funktion der HSP im Rahmen der zellulären Stressantwort wurde die Reaktion auf eine Hyperthermieexposition untersucht. Hitzeschockproteine sind an der Herausbildung des Phänomens der Thermotoleranz beteiligt. Dieses Phänomen wurde von Gerner und Schneider sowie Henle und Leeper erstmalig beschrieben [61,71]. Thermotoleranz bedeutet, das Zellen nach konditionierender subletaler Hyperthermieexposition tolerant gegenüber einem subsequenten letalen hyperthermen Stress werden [72]. Funktionen, die den HSP unter den Bedingungen der Stressverarbeitung nach Hyperthermieexposition zugeschrieben werden, betreffen in erster Linie die Faltung von Proteinen, die Auflösung von Proteinaggregaten, die Proteinsynthese und den -abbau, sowie die Spaltung von Protein-Protein-Interaktionen [106]. Man konnte zeigen, dass die Entwicklung des thermotoleranten Status von Zellen mit der Kinetik der intrazellulären Akkumulation von HSP korreliert [106].

Neben der klassischen Hyperthermie können eine Reihe anderer Faktoren, die das zelluläre Mikromilieu verändern, die Synthese von HSP induzieren (siehe Tabelle 5). Verschiedene metabolische Zustände, aber auch bestimmte antineoplastische Substanzen, Schwermetalle und Zytokine sind als Auslöser der HSP-Synthese identifiziert worden. Dies macht auf die Bedeutung der HSP im Rahmen der zellulären Stressverarbeitung, aber auch der zellulären Toleranz- bzw. Resistenzentwicklung auf andere Stressformen aufmerksam.


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Tab. 5) Faktoren, die die Synthese von HSP induzieren (adaptiert von [119]).

Hyperthermie/Hypothermie

Energiedefizit (ATP)

Ischämie/Reperfusion

oxidativer Stress

γ-Strahlen

Chemotherapeutika (Adriamycin, Bleomycin, N-Lost-Verbindungen)

Schwermetalle (cis-Platin)

Zytokine (TNF, IFN-γ, IL-1)

In einer Vielzahl von klinischen Studien ist die basale und stress-induzierte Expression von HSP in Tumorzellen und deren Bedeutung für die zelluläre Resistenzlage untersucht und nachgewiesen worden [38,74,83,140,157,171]. Aus medizinischer Sicht hat die Beteiligung von HSP an der Herausbildung zellulärer Resistenzzustände folglich eine unmittelbare Bedeutung für den klinischen Einsatz der Hyperthermie und ihrer Kombination mit anderen therapeutischen Modalitäten.

Neben ihrer Funktion im Rahmen der zellulären Stressantwort und für Resistenzentwicklungen stehen zunehmend die tumorbiologischen Eigenschaften bestimmter HSP im Interesse der klinischen Forschung. Dabei spielen zwei Mitglieder der 70 kDa HSP-Familie (HSP70), das 72 kDa HSP (HSP72) und das 73 kDa HSP (HSP73) sowie das 96 kDa Protein gp96 eine besondere Rolle.

Die aus der speziellen Funktion dieser HSP ableitbare Bedeutung für bestimmte Fragestellungen beim NZK bezieht sich in erster Linie auf:

Auf die genannten Problemstellungen soll im folgenden kurz eingegangen werden.

Zellmembranexpression des induzierbaren 72 Da Hitzeschockproteins

Die 72 kDa und 73 kDa Hitzeschockproteine werden zur Familie der 70 kDa Hitzeschockproteine gezählt. HSP73 wird in Zellen konstitutiv exprimiert und die HSP73-Konzentration im Zytoplasma steigt nach einem Hitzeschock nur um etwa das Dreifache an [125]. Dagegen gilt HSP72 als klassisches, Hitzeschock-induzierbares Protein mit einer dramatischen intrazellulären Akkumulation auf bis zum Zwanzigfachen [125]. Beide Proteine weisen eine hohe Sequenzhomologie von über 90 % auf und sind unter Normal- und Stressbedingungen an Protein-Protein-Interaktionen wie Faltungsvorgängen, Translokationen und Stabilisierungen beteiligt [106]. In malignen Zellen erfüllt HSP72 ähnliche zelluläre Funktionen wie in gesunden Zellen und ist traditionellerweise im Zytosol lokalisiert [93,213]. Neuere Untersuchungen haben gezeigt, das HSP72 und andere Hitzeschockproteine auch auf der Oberfläche von Zellen exprimiert werden können [3,42,49,75,77,95,125]. So konnten Di Cesare et al. durchflusszytometrisch HSP72 nach Hyperthermie (45 °C für 15 min) und nach chronischer HIV-Infektion auf der Zelloberfläche von humanen H9-Lymphomzellen nachweisen [42]. In einer anderen Studie von Ferrarini et al. wurde die Expression von HSP90 und HSP72 an verschiedenen humanen Tumorzelllinien und Primärkulturen untersucht. An den etablierten Tumorzelllinien wurden 2- bis 10fach höhere intrazelluläre HSP90 Konzentrationen als an Normalzellen gemessen und 2 der Linien exprimierten HSP72 auch ohne Stressexposition. Des Weiteren fanden die Autoren ein heterogenes intrazelluläres Expressionsmuster beider Proteine an frischen Tumorzellen, darunter 2 Nierenkarzinome. Sowohl HSP90 und in einem geringerem Maße auch HSP72 wurden durchflusszytometrisch auf der Zelloberfläche verschiedener Karzinomzellen nachgewiesen [49].

Von Multhoff et al. wurde die Oberflächenexpression von HSP72 auf Tumorzellen untersucht und mit Normalzellen verglichen. Nach einer subletalen Hyperthermieexposition von 41,8 °C für 3 Stunden wiesen durchflusszytometrisch nur maligne Zellen (Larynxkarzinom, verschiedene Sarkomzellinien), nicht jedoch Normalzellen (PBL, Fibroblasten) eine signifikante Expression von HSP72 auf der Zelloberfläche auf. Diese Beobachtung konnte durch Western-Blots von separierten Membranfraktionen und Immunpräzipitationen mit einem HSP72-spezifischen Antikörper belegt werden [125].


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In weiteren Untersuchungen konnten Multhoff et al. an Sarkomzellen demonstrieren, dass die Hyperthermie-induzierte Membranexpression von HSP72 mit einer signifikant erhöhten Lyse durch Interleukin-2 stimulierte NK-Zellen einherging. Die erhöhte Sensitivität gegenüber NK-Zellen war inhibierbar, wenn die Zielzellen nach Präinkubation mit einem anti-HSP72-Antikörper spezifisch blockiert waren [126].

Diese Ergebnisse wiesen darauf hin, dass das Protein HSP72 eine immunogene Determinante für IL-2 stimulierte NK-Zellen enthält. Der Mechanismus der HSP72-vermittelten NK-Sensibilisierung konnte durch dieselbe Arbeitsgruppe auch an anderen Zelllinien (K562-Erythroblastom, CX7-Kolonkarzinom und LX-1-Lungenkarzinom) bestätigt werden [27,128,129]. Die Membranexpression von HSP72 konnte in weiteren Studien auch basal, d.h. ohne Hyperthermieexposition, an Biopsiematerial verschiedener Primärtumoren, u.a. an Pankreas-, Bronchial- und kolorektalen Karzinomen, nicht jedoch an Mammakarzinomen, nachgewiesen werden [67]. Weitere Untersuchungen erbrachten Hinweise darauf, dass das Stressprotein HSP72 auch eine Wirkung als Zytokin auf die Proliferation und zytolytische Aktivität von NK-Zellen ausübt [132].

Für die Therapie des NZK ist die basale oder auch stressinduzierte HSP72-Oberflächenexpression und damit verbundene Sensibilisierung gegenüber NK-Zellen potentiell von Bedeutung. Bei der systemischen Immuntherapie des metastasierten NZK nimmt Interleukin-2 eine wesentliche Stellung ein. Interleukin-2 wird biologisch wirksam über die Initiation sekundärer und tertiärer Effekte, die letztendlich zur Aktivierung von spezifisch wirksamen zytotoxischen T-Lymphozyten und NK-Zellen führen. Philipps und Lanier konnten schon sehr frühzeitig zeigen, dass die IL-2 vermittelte Generation zytotoxischer Zellen (LAK-Zellen) in vitro auf eine Aktivierung von NK-Zellen (CD3-, CD56+) zurückzuführen war, während CD3+ T-Lymphozyten nur zu einem geringen Teil an der Herausbildung des LAK-Phänomens beteiligt waren [147]. Mehrere Autoren beschrieben, dass nach IL-2- oder IFN-α-Therapie in vivo die numerische Expansion von Zellen mit NK-Phänotypie mit dem Therapieansprechen korreliert werden konnte und in vitro eine Erhöhung des Lysevermögens von NK-Zellen zu verzeichnen war [11,33,118,145,166].

Auf der Basis dieser experimentellen Befunde wird vermutet, dass auch beim Nierenzellkarzinom, als einem immunologischen Modelltumor, HSP72 basal oder nach Hyperthermieexposition auf der Zelloberfläche exprimiert werden könnte. Es soll daher in den Untersuchungen die Membranexpression des induzierbaren HSP72 an Zelllinien und primärkultivierten Nierenkarzinomzellen im Vergleich zu Normalzellen analysiert werden. Weiterhin soll in Lyseexperimenten soll geprüft werden, ob die Oberflächenpräsenz von HSP72 [Seite 20↓]an Zelllinien unterschiedlicher HSP72-Membranexpression mit der Lyseaktivität IL-2 stimulierter NK-Zellen korreliert werden kann und sich folglich die Beobachtungen von Multhoff et al. nachvollziehen lassen.

Zytoplasmatische Expression des induzierbaren 72 kDa Hitzeschockproteins

In einer Reihe experimenteller aber auch klinischer Studien konnte der Einfluss von HSP72 auf biologische Eigenschaften maligner Tumoren belegt werden. Dabei wurde häufig die basale intrazelluläre Akkumulation von HSP72 untersucht oder modifiziert und mit anderen Parametern korreliert. Eine konstitutive, basale Expression von HSP72 konnte an verschiedenen Tumoren, u.a. Ovarialkarzinom, Bronchialkarzinom, Chondro- und Osteosarkom, Plattenepithelkarzinom, Melanom sowie am NZK nachgewiesen werden [20,26,94,98,99,149,165,194,195].

Trieb et al. konnten an Chondrosarkomen zeigen, dass eine geringe intrazelluläre Expression von HSP72 mit einer niedrigen Differenzierung (G3) und damit formal mit einer schlechteren Prognose assoziiert war [195]. In einer weiteren Studie wiesen die Autoren nach, dass HSP72-negative Osteosarkome schlechter auf eine adjuvante Chemotherapie ansprachen als HSP72-positive Karzinome [194]. Auf zellulärer Ebene konnten Musch et al. am Kolonkarzinom zeigen, dass eine erhöhte basale HSP72-Expression mit einem selektiven Überlebensvorteil der Tumorzellen assoziiert war [134]. In einer anderen Studie an malignen und benignen epithelialen Ovarialtumoren war die HSP72-Expression signifikant stärker bei malignen Veränderungen ausgeprägt und eine intensive immunzytochemische Färbung mit einem geringeren Grading verbunden [9].

Es gibt eine Reihe von Beobachtungen, die auf einen potentiellen Zusammenhang zwischen der Expression von HSP72 und der immunogenen Eigenschaften maligner Tumoren hinweisen. Neben der Oberflächenexpression von HSP72 und der damit assoziierten erhöhten in vitro Lyse durch IL-2-stimulierte NK-Zellen sprechen zusätzliche Befunde auch für eine T-Zell-vermittelte anti-Tumor-Reaktivität:

Beim NZK ist die zelluläre Expression von HSP72 an Zelllinien und primären Karzinomen untersucht worden. Dabei zeigte sich, dass Tubuluszellen HSP72 basal exprimieren und Karzinome ein heterogenes Expressionsmuster aufwiesen [20,98,165]. Aus zwei dieser Studien ließen sich jedoch auf Grund geringer Fallzahlen, abweichender Untersuchungsziele und der verwendeten Antikörper (zum Teil Messung der konstitutiven und induzierbaren Expression) keine prognostischen Aussagen ableiten. Lediglich Santarosa et al. beobachteten immunzytochemisch an Einzelzellsuspensionen primärer NZK-Kulturen einen Zusammenhang zwischen einer geringen HSP72-Expression und einer Progression der Erkrankung und verwiesen damit auf die potentielle prognostische Bedeutung der HSP72-Expression beim NZK [165]. Aus den Arbeiten ergab sich die Zielstellung, die zelluläre HSP72-Expression immunhistochemisch an Paraffinpräparaten primärer NZK und deren Metastasen am eigenen Patientengut nachzuweisen und die prognostische Bedeutung des Proteins in einer multivariaten Analyse zu prüfen.

Bedeutung von HSP-Peptid-Komplexen für Vakzinationskonzepte beim Nierenzellkarzinom

Die Bedeutung der HSP im Rahmen der Immunantwort ergibt sich durch ihre Rolle bei der Prozessierung und der Präsentation antigener Peptide, ihren immunologischen Signalcharakter und ihre Beteiligung bei der Erkennung von Tumorzellen durch immunologische Effektorzellen [130].

Auf der Fähigkeit der HSP, an der Herausbildung einer Immunantwort zu partizipieren und auf verschiedenen Ebenen mit den immunologischen Effektorsystemen zu kooperieren, begründet sich das zunehmende Interesse für die Ausnutzung dieser Eigenschaften im Rahmen spezifisch wirksamer Immuntherapien.

Die ersten Untersuchungen zu einer gezielten Anwendung von HSP für Vakzinationen in murinen Tumormodellen gehen auf die Arbeiten von Srivastava et al. am Meth A-Fibrosarkom von BALB/c-Mäusen zurück [175,176]. Das Prinzip der Vakzination mit Stressproteinen beruht auf den Peptidbindungseigenschaften vornehmlich von gp96 und HSP70. Die beiden HSP´s [Seite 22↓]binden im Rahmen ihrer Beteiligung an der zellulären Protein- und Peptidprozessierung ein breites Spektrum intrazellulärer Peptide. Die protektive, antitumorale Wirkung der aus Tumorzellen gewonnenen HSP-Peptid-Komplexe wird auf die Bindung von tumorspezifischen, antigenen Peptiden an HSP70 und gp96 zurückgeführt. Diese werden letztlich für die Auslösung einer Immunreaktion verantwortlich gemacht, während HSP70 und gp96 eine Funktion als Adjuvanz zugute geschrieben wird.

Der Mechanismus der HSP-Peptid-Vakzinen mit Auslösung einer zytotoxischen T-Zell-Reaktion setzt eine Reihe notwendiger Schritte der Prozessierung voraus:

  1. Die Bindung und Aufnahme der HSP-Peptid-Komplexe bzw. der Peptide durch APC.
  2. Den Transport, die Aufnahme und die Prozessierung im Zytosol und endoplasmatischen Retikulum (ER).
  3. Die Präsentation auf MHC-I-Molekülen.
  4. Die Induktion von zytotoxischen Effektorzellen.

Die Beteiligung von HSP70 bei der Auslösung einer Immunantwort wurde durch verschiedene Beobachtungen untermauert. Die Induktion von HSP72 in murinen B16 Melanomzellen führte in vivo zur Generation einer potenten Immunreaktion. Diese beinhaltete eine Infiltration des Tumors durch T-Zellen, Makrophagen und dendritische Zellen (DC), eine Th1-charakteristische Zytokinfreisetzung und eine verstärkte Antigenaufnahme durch unreife antigenpräsentierende Zellen (APC) [191].

Des Weiteren zeigte sich in vitro, dass HSP70 und gp96 an den etablierten Ovalbumin-(OVA)- und ß-Galaktosidase-Antigensystemen bei OVA- und ß-gal-spezifischen T-Zellklonen die Freisetzung von TNF-α und IFN-γ als Zeichen einer Aktivierung auslösen konnten. Antigen-(Peptid)-freies HSP70 und gp96, die aus normalen Lebergewebe von Mäusen isoliert wurden, waren in per se der Lage, antigenspezifisch CD8-positive T-Zellen zu stimulieren. Diese Immunstimulation war abhängig von APC, jedoch unabhängig von MHC-Klasse-I-Molekülen [29].

Es gibt erste Hinweise, dass HSP-Peptid-Komplexe an APC (Monozyten bzw. dendritischen Zellen) über spezifische Rezeptoren binden und über Rezeptor-vermittelte Endozytose internalisiert werden können. Dies wurde zunächst an der Monozytenzellinie P388D1 und an der dendritischen Zelllinie D2SC/1 gezeigt. Es fand sich zusätzlich eine Kolokalisation von aufgenommenen Peptiden und MHC-I-Molekülen in endosomalen Strukturen [7]. Die wichtige Rolle der APC wurde durch die Beobachtung unterstrichen, dass die Immunisierung mit HSP-Peptid-Komplexen funktionsfähige APC erfordert, um eine Immunantwort zu induzieren [199].


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Obwohl HSP70-gekoppelte Peptide eine Immunantwort induzieren und als Vakzine genutzt werden können, ist die Rolle, die HSP70 beim Prozessierung antigener Peptide im Zytosol spielt, noch nicht ausreichend definiert. Kürzlich konnte am etablierten OVA-Antigensystem gezeigt werden, dass zytosolisches HSP70 der OVA-transfektierten Zelllinie EG7.OVA eine Assoziation mit dem H-2Kb restringierten SIINFEKL-Epitop dieser Zellen aufwies. Nach Peptidstripping und HPLC konnten die entsprechenden HPLC-Fraktionen an identischer Position und bei identischen Acetonitrilkonzentrationen wie synthetisches SIINFEKL eluiert und RMA-Targetzellen gegenüber dem H-2Kb/SIINFEKL-spezifischen T-Zellklon 4G3 sensibilisiert werden [30]. Dies bedeutet, dass neben dem im ER lokalisierten gp96, auch zytosolisches HSP70 Komplexe mit antigenen, MHC-bindenden Epitopen bilden kann.

Versuche mit radioaktiv-markierten Peptiden haben demonstriert, dass an der für die Bindung von gp96 mit Peptiden im ER erforderlichen Überwindung der ER-Membran der TAP-(Transporter associated with antigen Processing)-Komplex beteiligt ist [103].

Der letzte Schritt nach der Prozessierung im ER und der Kopplung an MHC-Klasse-I Moleküle ist die Präsentation auf der Zelloberfläche, Erkennung durch CD8-positive T-Lymphozyten mit Induktion einer zytotoxischen T-Zell-Reaktion [176,186].

Aus tierexperimentellen Untersuchungen mit HSP-Peptid-Vakzinen ließen sich folgende Beobachtungen ableiten:

  1. Die Vakzination mit HSP-Peptid-Komplexen ist tumor(antigen)-spezifisch und dosisabhängig [197,199].
  2. Die Tumorregression im Tiermodell wird durch Tumorpeptide vermittelt; Tumor-HSP allein bzw. nicht-Tumor-HSP induzieren keine Tumorregression [186,197].
  3. Das im ER lokalisierte gp96 und das zytosolische HSP70 induzieren die Auslösung einer vergleichbar starken Immunantwort [198].
  4. Die Vakzination mit HSP-Peptid-Komplexen induziert ein potente MHC-Klasse-I restringierte CD8-T-Zellreaktion [198,199].

Auf dieser Basis wurden in weiteren Studien HSP70- und gp96-Peptid-Vakzinen hinsichtlich ihres Wirksamkeitsspektrums und ihrer spezifischen Wirkungsweise in zahlreichen Untersuchungen an verschiedenen murinen Tumormodellen überprüft, u.a. dem D122-Lungenkarzinom, dem Kolonkarzinom CT26, dem Fibrosarkom Meth A, den Melanomen B16 F10.2 und F10.9, dem UV-induzierten Spindelzellkarzinom UV6139, und dem Dunning G Prostatakarzinom der Ratte [90,188]. In diesen Studien konnte die Wirksamkeit von gp96- bzw. HSP70-Peptid-Komplexen auch an präexistenten Tumoren oder Metastasen demonstriert werden [Seite 24↓]und damit das Modell der HSP-Peptid-Vakzinen nicht nur für prophylaktische Immunisierungen, sondern auch auf immuntherapeutische Ansätze bei etablierter Metastasierung erweitert werden.

Bei der klinischen Anwendung von HSP70-basierten Peptidvakzinen macht man sich die Fähigkeit von HSP70 zunutze, intrazelluläre Peptide, darunter auch antigene Tumorpeptide zu binden. Die Anwendung solcher HSP-Peptid-Vakzinen setzt jedoch die Aufreinigung von HSP-Peptid-Komplexen aus den jeweiligen Primärtumoren voraus.

Die Beteiligung von HSP70 bei der Prozessierung und Stabilisierung von Peptiden und Proteinen ist ATP abhängig. HSP70 bindet die Nukleotide ADP und ATP eng und besitzt eine schwache endogene ATPase-Aktivität [106,143,210]. Man geht davon aus, dass es unter Stressbedingungen mit dem Abfall der zellulären ATP-Konzentration zu einer verstärkten Bindung von HSP70 und ADP kommt. HSP70-ADP-Komplexe weisen eine hohe Affinität zu Peptiden und destabilisierten, entfalteten Proteinen auf. Unter Stressbedingungen kann so durch die HSP-Bindung eine Stabilisierung und Protektion zellulärer Protein- und Peptidstrukturen erreicht werden. Bei ansteigenden ATP-Konzentrationen in der zellulären Erholungsphase nach Stressexposition erfolgt dann Freisetzung der HSP70-gebundenen Proteine und Peptide unter ATP-Hydrolyse [143]. Die Inkubation von HSP70 mit ATP kann folglich ausgenutzt werden, um HSP70 in reiner Form, ohne gebundene Peptide und Proteine, zu isolieren.

Aus diesen Beobachtungen ergab sich im Gegenzug für die vorliegende Arbeit die Zielstellung, mit einer ADP-Inkubation HSP70 möglichst maximal mit Peptiden aus dem Lysat von Tumorzellen zu beladen und anzureichern. Dazu soll die Methode der ADP-Affinitätschromatographie zur Anwendung kommen. Die angereicherten HSP-Peptid-Komplexe können als Ausgangsbasis für weitere Analysen der Peptidstruktur oder als Quelle zur Anwendung in HSP70-basierten Vakzinen fungieren.


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10.06.2004