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Myeloma is characterized by extensive inter-patient genomic heterogeneity due to multiple different initiating events. A recent multi-region sequencing study demonstrated spatial differences, with progression events, such as TP53 mutations, frequently being restricted to focal lesions. In this review article, we describe the clinical impact of these two types of tumor heterogeneity. Target mutations are often dominant at one site but absent at other sites, which poses a significant challenge to personalized therapy in myeloma. The same holds true for high-risk subclones, which can be locally restricted, and as such not detectable at the iliac crest, which is the usual sampling site. Imaging can improve current risk classifiers and monitoring of residual disease, but does not allow for deciphering the molecular characteristics of tumor clones. In the era of novel immunotherapies, the clinical impact of heterogeneity certainly needs to be re-defined. Yet, preliminary observations indicate an ongoing impact of spatial heterogeneity on the efficacy of monoclonal antibodies. In conclusion, we recommend combining molecular tests with imaging to improve risk prediction and monitoring of residual disease. Overcoming intra-tumor heterogeneity is the prerequisite for curing myeloma. Novel immunotherapies are promising but research addressing their impact on the spatial clonal architecture is highly warranted.
Der Erfolg der allogenen hämatopoetischen Stammzelltransplantation (HSZT) als Immuntherapie basiert neben den Minorantigendifferenzen zwischen Spender und Empfänger entscheidend auf einer spendervermittelten Immunität gegen tumorassoziierte Antigene (TAA), über deren Herkunft und Frequenz bei gesunden Blutspendern die derzeitige Studienlage kaum Informationen bietet. Da für viele klinisch relevante TAA eine Expression im fetalen und plazentaren Gewebe bekannt ist, wurde in dieser Arbeit die Schwangerschaft als möglicher Auslöser dieser T-lymphozytären Gedächtnisimmunantworten im Sinne eines Tumor- und Transplantationsmodells untersucht.
Hierfür wurden insgesamt 114 gesunde Blutspender in drei Subgruppen aus 38 Frauen mit negativer Schwangerschaftsanamnese, 38 Frauen mit positiver Geburtenanamnese und 38 Männern in einer Querschnittsstudie betrachtet, daneben wurden 44 Frauen longitudinal während und nach ihrer ersten Schwangerschaft untersucht. Dabei wurden die CD8-positiven T-Lymphozyten der Probanden isoliert, mit Peptiden der vier klinisch relevanten TAA HER2/neu (human epidermal growth factor receptor 2), MUC1 (Mucin 1), PRAME (preferentially expressed antigen of melanoma) und WT1 (Wilms tumor protein 1) stimuliert und die Produktion von IFN-γ-mRNA mittels RT-qPCR gemessen. Daneben wurden zum Vergleich durchflusszytometrische und ELISPOT-basierte Verfahren durchgeführt.
Bei den gesunden Blutspendern konnten CD8-positive Gedächtnisimmunantworten von niedriger und/oder hoher funktioneller Avidität gegen alle vier untersuchten TAA gemessen werden: Die Frequenz der dabei als „positiv“ definierten Immunantworten betrug bei HER2/neu 5 %, bei MUC1 14 %, bei PRAME 7 % und bei WT1 15 %. Männer wiesen insgesamt höhere absolute Level der Immunantworten gegen die untersuchten TAA auf, was auf eine testikuläre Expression dieser Antigene zurückzuführen sein könnte. In der Longitudinalanalyse bei den erstschwangeren Frauen ließen sich die stärksten Immunantworten zu Beginn der Schwangerschaft nachweisen, so dass es hier zu einem „Boost“ präexistenter TAA-spezifischer Autoimmunität zu kommen scheint. Durch das immunsuppressive hormonelle Milieu im Verlauf der Schwangerschaft und den Verlust der Zielantigene der feto-plazentaren Einheit durch die Geburt und Nachgeburt scheint diese Immunität aber nicht zu persistieren. Dadurch erklärt sich auch die Beobachtung, dass Frauen mit einer positiven Geburtenanamnese keine stärkeren Immunantworten gegen die untersuchten TAA aufwiesen als Frauen mit einer negativen Schwangerschaftsanamnese. Die Schwangerschaft hinterlässt diesbezüglich also ohne die Anwesenheit der vermittelnden Antigene keinen regelhaft bleibenden Effekt.
Diese Resultate decken sich mit Beobachtungen aus der Tumorimmuntherapie, bei denen Vakzinierungen gegen TAA zwar eine kurzfristige Immunität generieren konnten, die aber nicht persistierte. Im Rahmen der HSZT kann eine solche TAA-spezifische Immunität vom Spender auf den Empfänger transferiert werden und vermag dann aufgrund des proinflammatorischen Immunmilieus sehr wohl zu expandieren und in einem begrenzten Ausmaß auch zu persistieren.
Dementsprechend ergeben sich aus den in dieser Arbeit gewonnenen Resultaten relevante Implikationen für die allogene und in geringerem Ausmaß die autologe HSZT, daneben aber auch für innovative Tumortherapien wie die Immuncheckpoint-Blockade, da die Persistenz von tumorspezifischer Immunität letztendlich hochrelevant für eine langfristige Tumorkontrolle und damit für ein tumorfreies Überleben ist. Das vorliegende Modell trägt somit zum Verständnis der komplexen immunregulatorischen Vorgänge bei der Tumorkontrolle bei. Ob die hierbei aufgezeigten Immunantworten generell zu einer verbesserten TAA-spezifischen Immunrekonstitution und konsekutiv zu einem besseren klinischen Ergebnis beitragen, bleibt offen und wird in klinischen Studien geklärt werden müssen.
Background: The primary aim of this pilot study was to determine the feasibility and safety of an adoptive transfer and in vivo expansion of human haploidentical gamma delta T lymphocytes.
Methods: Patients with advanced haematological malignancies who are not eligible for allogeneic transplantation received peripheral blood mononuclear cells from half-matched family donors. For that, a single unstimulated leukapheresis product was incubated with both the anti-CD4 and anti-CD8 antibodies conjugated to paramagnetic particles. The depletion procedure was performed on a fully automated CliniMACS (R) device according to the manufacturer's instructions. On average, patients received 2.17 x 10(6)/kg (range 0.9-3.48) γδ T cells with <1% CD4-or CD8-positive cells remaining in the product. All patients received prior lymphopenia-inducing chemotherapy (fludarabine 20-25 mg/m(2) day -6 until day -2 and cyclophosphamide 30-60 mg/kg day -6 and -5) and were treated with 4 mg zoledronate on day 0 and 1.0x10(6) IU/m(2) IL-2 on day +1 until day +6 for the induction of gamma delta T cell proliferation in vivo.
Results: This resulted in a marked in vivo expansion of donor γδ T cells and, to a lower extent, natural killer cells and double-negative αβ T cells (mean 68-fold, eight-fold, and eight-fold, respectively). Proliferation peaked by around day +8 and donor cells persisted up to 28 days. Although refractory to all prior therapies, three out of four patients achieved a complete remission, which lasted for 8 months in a patient with plasma cell leukaemia. One patient died from an infection 6 weeks after treatment.
Conclusion: This pilot study shows that adoptive transfer and in vivo expansion of haploidentical γδ T lymphocytes is feasible and suggests a potential role of these cells in the treatment of haematological diseases.
Background
Correct recognition of risk factors enables individualized management and treatment of venom allergic patients.
Methods
Systematic research and review of current literature regarding the risk of (1) severe sting-induced anaphylaxis, (2) anaphylactic adverse event during venom immunotherapy (VIT), and (3) treatment failure.
Results and discussion
(1) Mastocytosis is the most important risk factor for severe sting-induced anaphylaxis. Hereditary α‑tryptasemia was recently identified as a genetic predictor of severe reactions. Older age is clearly associated with an increased risk; the respective impact of defined cardiovascular comorbidities has yet to be determined. Recent data do not support an aggravation of venom-induced anaphylaxis by intake of β‑blockers or angiotensin-converting enzyme (ACE) inhibitors. A higher risk in men can be attributed to more intensive exposure to stinging insects. (2) Anaphylactic side effects of VIT are most common during the buildup phase, particularly in the course of (ultra-)rush protocols involving a high number of injections and high cumulative daily doses. They are significantly more frequent during honeybee compared to Vespula VIT. Data supporting a negative effect of mastocytosis on the tolerability of VIT are scarce. Older age and cardiovascular medication are not associated with a higher incidence of VIT-induced anaphylaxis. (3) Relapsing anaphylactic reactions to both field and challenge stings are significantly more common during and after honeybee compared to Vespula VIT. Reports of severe field-sting reactions in mastocytosis patients suggest an increased risk of treatment failure which may be overcome by higher maintenance doses and longer duration of VIT.
The adoptive transfer of the chimeric antigen receptor (CAR) expressing T-cells has produced unprecedented successful results in the treatment of B-cell malignancies. However, the use of this technology in other malignancies remains less effective. In the setting of solid neoplasms, CAR T-cell metabolic fitness needs to be optimal to reach the tumor and execute their cytolytic function in an environment often hostile. It is now well established that both tumor and T cell metabolisms play critical roles in controlling the immune response by conditioning the tumor microenvironment and the fate and activity of the T cells. In this review, after a brief description of the tumoral and T cell metabolic reprogramming, we summarize the latest advances and new strategies that have been developed to improve the metabolic fitness and efficacy of CAR T-cell products.
Ziel der Arbeit ist unter anderem die Entwicklung von Vakzinen gegen maligne Neoplasien auf der Basis von attenuierten Bakterien. Sie dienen hierbei als Träger von tumorspezifischen Antigenen. Diese können mit Hilfe des E. coli Hämolysin-a-Sekretionssystems von Salmonella-Bakterienstämmen sezerniert werden und eine spezifische Immunreaktion induzieren. Sowohl die Gene, die für das Sekretionssystem kodieren als auch die Gensequenzen des tumorspezifische Antigens sind bei dem Projekt auf dem detailliert beschriebenen Antigendelivery Plasmid pMO kodiert. Die bis dato angewandte Methode der pMO-Plasmidstabilisierung mit Hilfe von Antibiotikaresistenzgenen beinhaltet jedoch zahlreiche, beschriebene Probleme und wird seitens der Behörden in Impfstämmen zunehmend restriktiv gehandhabt. Im Rahmen der Entwicklung eines bakteriellen Tumorimpfstoffes war es daher das Ziel dieser Arbeit ein System zur Stabilisierung des Antigendelivery Plasmids pMO zu etablieren, das auf den Einsatz von Antibiotikaresistenzgenen verzichtet.
Background
Adrenocortical carcinoma (ACC) is a rare endocrine malignancy. Tumor-related glucocorticoid excess is present in similar to 60% of patients and associated with particularly poor prognosis. Results of first clinical trials using immune checkpoint inhibitors were heterogeneous. Here we characterize tumor-infiltrating T lymphocytes (TILs) in ACC in association with glucocorticoids as potential explanation for resistance to immunotherapy.
Methods
We performed immunofluorescence analysis to visualize tumor-infiltrating T cells (CD3\(^+\)), T helper cells (CD3\(^+\)CD4\(^+\)), cytotoxic T cells (CD3\(^+\)CD8\(^+\)) and regulatory T cells (Tregs; CD3\(^+\)CD4\(^+\)FoxP3\(^+\)) in 146 ACC tissue specimens (107 primary tumors, 16 local recurrences, 23 metastases). Quantitative data of immune cell infiltration were correlated with clinical data (including glucocorticoid excess).
Results
86.3% of ACC specimens showed tumor infiltrating T cells (7.7 cells/high power field (HPF)), including T helper (74.0%, 6.7 cells/HPF), cytotoxic T cells (84.3%, 5.7 cells/HPF) and Tregs (49.3%, 0.8 cells/HPF). The number of TILs was associated with better overall survival (HR for death: 0.47, 95% CI 0.25 to 0.87), which was true for CD4\(^+\)- and CD8\(^+\) subpopulations as well. In localized, non-metastatic ACC, the favorable impact of TILs on overall and recurrence-free survival was manifested even independently of ENSAT (European Network for the Study of Adrenal Tumors) stage, resection status and Ki67 index. T helper cells were negatively correlated with glucocorticoid excess (Phi=-0.290, p=0.009). Patients with glucocorticoid excess and low TILs had a particularly poor overall survival (27 vs. 121 months in patients with TILs without glucocorticoid excess).
Conclusion
Glucocorticoid excess is associated with T cell depletion and unfavorable prognosis. To reactivate the immune system in ACC by checkpoint inhibitors, an inhibition of adrenal steroidogenesis might be pivotal and should be tested in prospective studies.
Incomplete tumour control following DNA vaccination against rat gliomas expressing a model antigen
(2013)
Background
Vaccination against tumour-associated antigens is one approach to elicit anti-tumour responses. We investigated the effect of polynucleotide (DNA) vaccination using a model antigen (E. coli lacZ) in a syngeneic gliosarcoma model (9L).
Methods
Fisher 344 rats were vaccinated thrice by intramuscular injection of a lacZ-encoding or a control plasmid in weekly intervals. One week after the last vaccination, lacZ-expressing 9L cells were implanted into the striatum.
Results
After 3 weeks, in lacZ-vaccinated animals the tumours were significantly smaller than in control-vaccinated animals. In cytotoxic T cell assays lysis rates of >50 % could only be observed in a few of the lacZ-vaccinated animals. This response was directed against lacZ-expressing and parental 9L cells but not against syngeneic MADB 106 adenocarcinoma cells. In Elispot assays interferon-γ production was observed upon stimulation with 9LlacZ and 9L wild-type but not MADB 106 cells. This response was higher for lacZ-immunized animals. All animals revealed dense infiltrates with CD8+ lymphocytes and, to a lesser extent, with NK cells. CD25-staining indicated cells possibly associated with the maintenance of peripheral tolerance to self-antigens. All tumours were densely infiltrated by microglia consisting mostly of ramified cells. Only focal accumulation of macrophage-like cells expressing ED1, a marker for phagocytic activity, was observed.
Conclusion
Prophylactic DNA vaccination resulted in effective but incomplete suppression of brain tumour formation. Mechanisms other than cytotoxic T cell responses as measured in the generally used in vitro assays appear to play a role in tumour suppression.
Drei verschiedene mit Hilfe der humanen Hybridomatechnologie aus einem Rektumkarzinompatienten isolierte humane monoklonale Antikörper wurden immunhistochemisch und mit Hilfe zellbiologischer Tests untersucht. Die Ergebnisse der Immunperoxidasefärbung geben erste Hinweise auf die Art und Verteilung der von den Antikörpern erkannten Antigene. HH 98/81-33-154 und HH 99/71-81-149 färben nur wenige kolorektale Karzinome sowie einige Tumoren verschiedenen histologischen Ursprungs an und zeigen keine Reaktion mit normalen adulten oder fetalen Geweben. HH 101/99-14 reagiert dagegen außer mit zahlreichen Dickdarmkarzinomen auch mit einigen fetalen Geweben, was auf die Expression des spezifischen Antigens während der Fetalperiode schließen läßt. Neben den Kreuzreaktionen mit verschiedenen zentralnervösen Strukturen adulter Normalgewebe, die im Hinblick auf paraneoplastische neurologische Krankheitsbilder von Interesse sind, zeigt der Antikörper weiterhin eine Affinität zu drüsig differenzierten Tumoren. Im MTT-Assay auf Zellen der Kolonkarzinomzellinie CACO-2 bewirkte unverdünnter Zellkulturüberstand der Antikörper HH 98/81-33-154 und HH 101/99-14 eine starke Proliferationshemmung. Dieser Effekt konnte sowohl nach 24- als auch nach 48stündiger Inkubation, nicht jedoch mit verdünntem Überstand nachgewiesen werden. Mit Überstand von HH 99/71-81-149 war hingegen nur eine schwache Hemmung mitochondrialer Dehydrogenasen zu verzeichnen. Zellen der Linien HT-29, COLO 206F sowie COLO 320 zeigten sich hingegen resistent gegen die antikörpervermittelte Wachstumshemmung. Mit Hilfe des Cell Death Detection ELISAPLUSÒ konnte weiterhin belegt werden, daß HH 98/81-33-154 und HH 101/99-14 nicht nur das Wachstum von Tumorzellen hemmen, sondern überdies auf der Zellinie CACO-2 Apoptose induzieren. In beiden funktionellen Tests überstieg die gemessene Aktivität des niedriger konzentrierten HH 98/81-33-154 die von HH 101/99-14. Die relativ geringe Anzahl von Kreuzreaktionen mit gesundem Gewebe sowie die apoptoseinduzierende Aktivität von HH 98/81-33-154 und HH 101/99-14 unterstreichen die Eignung der Antikörper als potentielle Immuntherapeutika für die adjuvante Behandlung des kolorektalen Karzinoms, einer weltweit zu den häufigsten Krebsarten zählenden Tumorerkrankung.