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Die Entstehung maligner Zellen durch irreversible genetische Veränderungen ist ein allgegenwärtiger Prozess im menschlichen Organismus. Allein die spontane Mutationsrate genügt um in einem Organismus permanent transformierte Zellen entstehen zu lassen, welche den Körper in kürzester Zeit überschwemmen würden. Auch wenn bestimmte genetische Schäden frühzeitig durch Reparaturmechanismen beseitigt werden und sich nicht jede transformierte Zelle in einem Tumor manifestiert, so ist die eigentliche Frage nicht, warum Krebs entsteht, sondern warum er bei der hohen Mutationsrate so selten auftritt. Verantwortlich für die frühe Erkennung und Beseitigung transformierter Zellen ist das körpereigene Immunsystem, das in der Lage ist die meisten aberranten Zellen zu entfernen, sodass der manifeste Tumor die Ausnahme und nicht die Regel ist. Der menschliche Organismus verfügt über ein angeborenes und ein erworbenes Immunsystem. Bis heute ist nicht eindeutig geklärt, ob maligne Zellen mit ihren veränderten Oberflächenstrukturen erst eine Immunantwort induzieren müssen oder ob, wie bei der Abwehr infektiöser Partikel, die angeborene Immunität für die Beseitigung von Tumorzellen verantwortlich ist. Die in dieser Arbeit verwendete humane Hybridoma Technologie (Immortalisierung menschlicher Lymphozyten und Isolierung monoklonaler Antikörper) bietet die einzigartige Möglichkeit, sowohl aus an Krebs erkrankten Patienten als auch aus gesunden Probanden tumorspezifische Antikörper zu isolieren und durch deren genauere Charakterisierung Einblicke in die humorale Immunität gegen maligne Zellen zu erhalten. In der vorliegenden Arbeit werden fünf humane monoklonale Antikörper beschrieben, die aus verschiedenen Tumorpatienten gewonnen wurden, sowie zwei Antikörper, die aus gesunden Probanden isoliert werden konnten. In allen Fällen erwiesen sich die Antikörper als tumorspezifisch, d.h. sie reagieren nicht mit gesundem Gewebe und sind demnach keine Autoantikörper. Es handelt sich weiterhin in allen Fällen um Antikörper des IgM-Isotyps; es konnten keinen Antikörper anderer Ig-Klassen isoliert werden. Genetische Analysen ergaben, dass alle isolierten Antikörper gering oder gar nicht mutiert waren, was bedeutet, dass sie nicht durch Stimulation affinitätsgereift sind. Zudem konnte demonstriert werden, dass alle Antikörper Apoptose von Tumorzellen induzieren und dass sie an eine Zuckerkette ihrer Antigene binden oder solche Carbohydrate zumindest entscheidend in die Bindung involviert sind. Die Eigenschaften der in dieser Arbeit beschriebenen Antikörper wurden mit anderen bereits etablierten IgM-Antikörpern verglichen. Hierbei stellte sich heraus, dass alle Antikörper, welche sich als tumorspezifisch erwiesen, ähnliche Eigenschaften zeigen. Interessant ist zudem die Beobachtung, dass die Keuzreaktion der Antikörper, also ihre Reaktion mit anderen Tumorgeweben, reziprok mit dem Mutations-grad korreliert ist. Je mehr Mutationen ein Antikörper aufweist, desto eingeschränkter und spezifischer sind demnach seine Reaktionen mit anderen Tumoren. Dies deutet darauf hin, dass auch innerhalb der Keimbahn-kodierten Antikörper durch vereinzelte Mutationen eine höhere Variabilität erzeugt werden kann. Ähnlich wie bei der Affinitätsreifung der erworbenen Immunität scheint sich auch hier die Spezifität mit der Anzahl der Mutationen zu erhöhen. Zusammenfassend weisen die erhaltenen Ergebnisse darauf hin, dass zumindest die humorale Immunität gegen maligne Zellen das Resultat der angeborenen Immunität ist und nicht von Tumorzellen induziert wird. Dies bedeutet zudem, dass Moleküle wie natürliche Antikörper in der Immunität eine viel größere Rolle spielen als bisher angenommen. Ähnliche Ergebnisse wurden bereits bei der Untersuchung der Immunität gegen bakterielle Antigene erzielt, sodass hier vermutet werden kann, dass die gleichen Mechanismen zugrunde liegen wie bei der Abwehr transformierter Zellen. Darüber hinaus wird die Frage beantwortet, warum ein manifester Tumor eine Ausnahme bleibt. Die angeborene, primäre Immunität verfügt über ein existierendes Repertoire an Rezeptoren, welche eine ausreichende Variabilität aufweisen, und muss daher nicht erst über ein komplexes System von Erkennung und Stimulation, wie die adaptierte Immunität, induziert werden. Dieser logistische Vorsprung der natürlichen Immunität garantiert eine permanente Überwachung und eine schnelle Reaktion gegenüber veränderten Zellen und fremden Partikeln.
Angeborene Immunität des Menschen : Kreuzreaktionen tumorspezifischer monoklonaler IgM-Antikörper
(2007)
Die von CD5-positiven B-Zellen produzierten natürlichen Antikörper sind humorale Bestandteile des angeborenen Immunsystems. Sie kommen im Körper bereits vor, ohne dass ein Antigen-Kontakt stattgefunden hat und dienen dazu, den Organismus schnell und effektiv vor eindringenden Pathogenen zu schützen, möglichst noch bevor die erworbene Immunabwehr aktiviert werden muss. Zudem werden körpereigene Moleküle erkannt, die normalerweise geschützt intrazellulär vorliegen und erst bei Zellnekrose freigesetzt und so dem Immunsystem zugänglich gemacht werden. Außerdem konnten mit Hilfe der humanen Hybridoma Technologie aus Krebspatienten und gesunden Probanden natürliche Antikörper isoliert werden, die transformierte Zellen erkennen und beseitigen. Die natürlichen Antikörper sind keimbahncodiert und erhöhen im Gegensatz zu Antikörpern der erworbenen Immunabwehr nicht ihre Variabilität durch Mutationsereignisse und Reifung. In früheren Studien wurde beobachtet, dass natürliche Antikörper nicht spezifisch ein Antigen binden, sondern dass bestimmte häufig vorkommende und in der Evolution konservierte Antigen-Muster erkannt werden. Daraus folgerte man, dass natürliche Antikörper ihre Antigene „unspezifisch“ binden, so dass sich eine Vielzahl von Kreuzreaktionen mit verschiedenen Antigenen ergibt. Derartige Kreuzreaktionen der natürlichen Antikörper wurden bereits 1986 beschrieben. Ziel der vorliegenden Arbeit war zu zeigen, dass es innerhalb der natürlichen Antikörper verschiedene Pools mit unterschiedlichen Aufgaben gibt und dass natürliche Antikörper nicht wahllos beliebige Antigene binden, sondern dass sich ihr Reaktionsmuster aus ihrer Aufgabe innerhalb des menschlichen Immunsystems ergibt. Es wurden anhand des ELISA-Verfahrens Kreuzreaktionen der natürlichen Antikörper mit humaner DNA, körpereigenen Zytoskelettproteinen (Actin, Myosin, Keratin, Desmin, Vimentin) und Molekülen untersucht, die die innate Immunabwehr über Toll-like-Rezeptoren aktivieren können (LPS, LTS, PGN, Flagellin, HSP 70, bakterielle DNA, H.pylori-CagA und -VacA). Es konnte gezeigt werden, dass den 17 untersuchten Antikörpern CM-1, CM-2, LM-1, M6, NORM-1, NORM-2, NORM-3, NORM-4, PAM-1, PM-1, PM-2, SAM-1, SAM-3, SAM-4, SAM-5, SAM-6, SC-1 hauptsächlich die Aufgabe zukommt, transformierte Zellen zu beseitigen. Ihre Reaktionsweise ist also nicht „unspezifisch“, sondern „oligospezifisch“ innerhalb ihres Aufgabenbereichs. Zudem fiel in früheren Studien eine deutliche Korrelation zwischen der Anzahl durchgemachter Mutationen und dem Reaktionsmuster der Antikörper mit Tumorzellen auf: keimbahncodierte Antikörper ohne Mutationen reagierten immer mit einem breiten Spektrum verschiedener Tumore oder sogar Vorläuferläsionen, wohingegen das Spektrum der Reaktionen mit steigender Zahl von Mutationen abnahm. Bei den in dieser Arbeit untersuchten Antigen-Antikörper-Reaktionen konnte kein eindeutiger Zusammenhang zwischen der Reaktionsweise und dem genetischen Ursprung oder der Anzahl durchgemachter Mutationen hergestellt werden.
Humane oder humanisierte monoklonale Antikörper haben sich in den letzten zehn Jahren als Arzneimittel etabliert. Sie sind hochspezifisch und zeigen in ihrer Anwendung im Vergleich zu konventionellen Therapeutika viel weniger Nebenwirkungen. In den 80er Jahren gelang es am Pathologischen Institut der Universität Würzburg eine Reihe von humanen Antikörpern aus Patienten zu isolieren, die hochspezifisch mit malignen Zellen reagieren und diese sowohl in vitro als auch im experimentellen Tiermodel selektiv durch Induktion von Apoptose töten. Um die Wirkungsweise von monoklonalen Antikörpern in der Krebstherapie zu erhöhen, werden die meisten in Kombination mit herkömmlichen Methoden, wie Chemotherapie, eingesetzt. Die ideale Therapieform sind hinsichtlich der Nebenwirkungen sog. Cocktails aus verschiedenen monoklonalen Antikörpern. Allerdings sind die Studien hierzu noch wenig fortgeschritten. Das Ziel dieser Arbeit war es, in präklinischen Versuchsreihen den Einsatz verschiedener tumorspezifischer humaner monoklonaler Antikörper als Cocktail und in Kombination mit Chemotherapie zu evaluieren. Hierzu wurden neun Antikörper in 32 verschiedenen Antikörperkombinationen hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die in vitro Proliferation einer Pankreaskarzinom-Zellinie untersucht. In Immunfluoreszenz-Aufnahmen ließ sich zeigen, dass kombinierte Antikörper an unterschiedlichen Stellen an der Zelle binden, was eindeutig auf verschiedene Zielstrukturen hinweist. Einige werden dabei endozytiert, während andere auf der Zellmembran bleiben. Interessanterweise ließen sich Kombinationen identifizieren, deren antiproliferative Wirkung sowohl additiv als auch synergistisch ist, das heißt größer als die Summe ihrer Einzelaktivitäten. Wurden Antikörper mit Zytostatika (5-Flurouracil) kombiniert, so ließen sich ebenfalls synergistische Effekte beobachten. In FACS-Analysen zeigt sich ein gesteigertes Bindungsverhalten der Antikörper, wenn die Zellen mit 5-FU vorinkubiert wurden. Zusammenfassend bestätigen die Ergebnisse dieser Arbeit die Beobachtung, dass die Wirkung humaner monoklonaler Antikörper in Kombination mit Chemotherapie erhöht werden kann. Für die Zukunft humaner Antikörper als Therapiemittel gegen maligne Erkrankungen mag allerdings noch wichtiger sein, dass Antiköper in Cocktails tatsächlich synergistische Wirkung zeigen können.