Systemische Anti-Tumor-Immunreaktionen der Strahlentherapie

In der Krebstherapie war es seit jeher Ziel der Strahlentherapie eine lokale Tumorkontrolle durch die Induktion von Tumorzelltod oder einem Proliferationsstopp zu erreichen. Mit moderner Bestrahlungstechnik und -planung ist es im Rahmen von Hypofraktionierungsprotokollen möglich eine höhere Strahlendosis pro Fraktion im Tumor zu deponieren, ohne dabei das umliegende Normalgewebe stärker zu belasten. Präklinische Versuche deuten zunehmend darauf hin, dass vor allem diese hypofraktionierte Bestrahlung immunogenen Zelltod auslöst und das Tumormikromilieu so verändert, dass eine Anti-Tumor-Immunantowort begünstigt wird. Im Idealfall richtet sich diese Immunantwort nicht nur gegen den lokal bestrahlten Tumor, sondern auch systemisch gegen eventuell noch nicht diagnostizierte Metastasen. Der daraus resultierende Rückgang von Tumormasse außerhalb des Bestrahlungsfeldes, auch „abskopaler Effekt“ genannt, wird allerdings nur selten in der Klinik beobachtet.

Immuntherapien, wie z.B. Tumorimpfstoffe, haben das Potential Strahlentherapie-induzierte anti-Tumor-Immunantworten zu verstärken, oder wirken im Falle von Immun-Checkpoint-Inhibitoren dem immunsuppressiven Tumormikromilieu entgegen. Auffällig ist, dass die Berichte über systemische (abskopale) Effekte in den letzten Jahren zunehmen, seitdem in der Klinik vermehrt Strahlentherapie mit Immuntherapien kombiniert wird, oder diese aufeinander folgen. Präklinische Daten untermauern die Synergie von Strahlenimmuntherapien um abskopale Effekte auszulösen.

In diesem Projekt werden die immunologischen Grundlagen systemische (abskopale) Effekte untersucht und wie sich dabei bestrahlte von nicht-bestrahlten Tumore hinsichtlich der Immunzellinfiltration und des Tumormikromilieus unterscheiden. Dazu wird in präklinischen Versuchen mit Melanom- und Brustkrebsmodellen hypofraktionierte Bestrahlung mit einem Hochdruck generierten Tumorzellimpfstoff und Immun-Checkpoint-Inhibitoren kombiniert. Besonderer Fokus liegt dabei auf der Tumorantigenpräsentation durch dendritische Zellen. Außerdem wird der Einfluss bisher weniger erforschter Immun-Checkpoint-Moleküle auf die Immunsuppression durch den Tumor untersucht.

Ausgewählte Publikationen zum Thema

Wedekind H, Walz K, Buchbender M, Rieckmann T, Strasser E, Grottker F, Fietkau R, Frey B, Gaipl US, Rückert M. Head and neck tumor cells treated with hypofractionated irradiation die via apoptosis and are better taken up by M1-like macrophages. Strahlenther Onkol. 2022 Feb;198(2):171-182. doi.org/10.1007/s00066-021-01856-4.

Rückert M, Flohr AS, Hecht M, Gaipl US. Radiotherapy and the immune system: More than just immune suppression. Stem Cells. 2021 Sep;39(9):1155-1165. doi.org/10.1002/stem.3391

Rückert M, Deloch L, Frey B, Schlücker E, Fietkau R, Gaipl US. Combinations of Radiotherapy with Vaccination and Immune Checkpoint Inhibition Differently Affect Primary and Abscopal Tumor Growth and the Tumor Microenvironment. Cancers (Basel). 2021 Feb 9;13(4):714.

doi.org/10.3390/cancers13040714

Seitz C, Rückert M, Deloch L, Weiss EM, Utz S, Izydor M, Ebel N, Schlücker E, Fietkau R, Gaipl US, Frey B. Tumor Cell-Based Vaccine Generated With High Hydrostatic Pressure Synergizes With Radiotherapy by Generating a Favorable Anti-tumor Immune Microenvironment.Front Oncol. 2019 Aug 28;9:805.

doi.org/10.3389/fonc.2019.00805

Rückert M, Deloch L, Fietkau R, Frey B, Hecht M, Gaipl US. Immune modulatory effects of radiotherapy as basis for well-reasoned radioimmunotherapies. Strahlenther Onkol. 2018 Jun;194(6):509-519.

doi.org/10.1007/s00066-018-1287-1

Frey B, Rückert M, Deloch L, Rühle PF, Derer A, Fietkau R, Gaipl US. Immunomodulation by ionizing radiation-impact for design of radio-immunotherapies and for treatment of inflammatory diseases. Immunol Rev. 2017 Nov;280(1):231-248.

doi.org/10.1111/imr.12572

Frey B, Rückert M, Weber J, Mayr X, Derer A, Lotter M, Bert C, Rödel F, Fietkau R, Gaipl US. Hypofractionated Irradiation Has Immune Stimulatory Potential and Induces a Timely Restricted Infiltration of Immune Cells in Colon Cancer Tumors. Front Immunol. 2017 Mar 8;8:231.

doi.org/10.3389/fimmu.2017.00231

Kooperationspartner

Prof. Dr.-Ing. Schlücker, Lehrstuhl für Prozessmaschinen und Anlagentechnik, Friedrich Alexander Universität Erlangen-Nürnberg