Melanom

Forschung beim Melanom im CCC ER-EMN

Koordinatoren:
Prof. Dr. med. univ. Gerald Schuler
Prof. Dr. med. Lucie Heinzerling, MPH

Mitglieder der Gruppe Klinik/Institut
Prof. Dr. med. Andreas Baur Lehrstuhl für Haut- und Geschlechtskrankheiten
Prof. Dr. rer. nat. Diana Dudziak Labor für Biologie Dendritischer Zellen, Forschungsmodul II
Prof. Dr. med. Lucie Heinzerling, MPH Lehrstuhl für Haut- und Geschlechtskrankheiten

Dr. med. Mark Meinhold (komm.)

Hautkrebszentrum, Klinikum Bayreuth GmbH
Prof. Dr. rer. nat. Regine Schneider-Stock Experimentelle Tumorpathologie
Prof. Dr. med. univ. Gerold Schuler Lehrstuhl für Haut- und Geschlechtskrankheiten
PD Dr. med. univ. Beatrice Schuler-ThurnerExperimentelle Immuntherapie

Übersicht

Die Forschungsaktivitäten der Hautklinik fokussieren vornehmlich auf das maligne Melanom. Im Rahmen dieser generellen Forschungsrichtung haben sich über die Jahre mehrere Hauptthemen entwickelt, insbesondere zur Pathogenese des Tumors, zur Immunreaktion gegen Tumorzellen, zur Entwicklung neuer Biomarker und zur experimentellen Therapie von Patienten. Letzteres umfasst die Behandlung mit neuen Antikörpern, aber auch die Entwicklung einer Dendritischen Zell Tumor Vakzine. Im Rahmen dieser Ausrichtung haben sich eine Reihe von spezifischen Projekten entwickelt, darunter zur Biologie in Funktion von Dendritischen Zellen, zur Optimierung der Antigene für die Tumorvakzine, zur Analyse und Funktion extrazelluläre Vesikel im Plasma von Tumor Patienten, zur Rolle und Funktion von microRNAs in der Tumorentwicklung, zur Entwicklung neuer Biomarker in Tumorgewebe und zur Analyse von Tumorgewebe mithilfe einer neuen automatisierten Immunfluoreszenztechnologie (MELC Technologie). All diese Projekte werden unterstützt durch eine eigenständige Bioinformatikgruppe, welche der Klinik zugeordnet ist. Insgesamt hat die Klinik ein breites Spektrum an Forschungsaktivitäten aufgebaut, welche von den molekularen und theoretischen Grundlagen bis zur klinischen Applikation reichten.

Experimentelle Immuntherapie:

Das Ziel dieses Projektes (Leitung PD Dr. B. Schuler-Thurner), die aus dem GMP-Labor und einer klinischen Einheit besteht, ist die Herstellung und klinische Prüfung innovativer Zelltherapeutika. Nach bisher sieben erfolgreich durchgeführten Phase I und II Studien mit Dendritischen Zell (DZ)-Vakzinen beim metastasierten Melanom startete im Juli 2014 eine  multizentrische Phase III Studie mit DZ, beladen mit autologer PCR-amplifizierter Tumor-RNA. Ziel dieser adjuvanten Studie ist es, bei Hochrisikopatienten mit Uveamelanom nach Entfernung oder Zerstörung des Primärtumors im Auge durch Induktion tumor-spezifischer T-Zellen das Auftreten von Metastasen zu verhindern (200 Patienten geplant, Kooperation mit der Augenklinik Erlangen sowie 7 weiteren Universitätsaugenkliniken in Deutschland). Die Produktion sowohl der autologen Tumor-RNA als auch der autologen DZ erfolgt durch das GMP-Labor der Experimentellen Immuntherapie, seit Studienbeginn wurden 82 Patienten analysiert und 40 Patienten inkludiert. 2017 wird eine von  Fr. Dr. Bosch-Voskens geleitete Studie (Kooperation mit Medizin 1) starten, in deren Rahmen autologe regulatorische T-Zellen, die im GMP Labor der Experimentellen Immuntherapie isoliert und expandiert werden, zum Einsatz kommen (siehe unten). Aktuelle Weiterentwicklungen bestehen in der Verwendung von neuen Verfahren wie Next Generation Exon und RNA Sequencing, zusammen mit der Prädiktion von mutierten HLA-Epitopen mittels Algorithmen, um die personalisierte  DZ-Vakzination von Krebspatienten weiter zu optimieren. Ebenfalls in Planung  ist – basierend auf entsprechenden präklinischen Arbeiten (siehe unten) – der adoptive Transfer von durch RNA-Elektroporation reprogrammierten T-Zellen (Niels Schaft, Jan Doerrie). Für die Implementierung dieser neuen Zell-Generationsprozesse wurde das  GMP-Qualitätsmanagement  mit Dr. Mirko Kummer weiter erfolgreich ausgebaut.  Das essentielle Immunomonitoring erfolgt durch die Core Unit FACS und Immunomonitoring  unter Stefanie Gross.

Gross S, Erdmann M, Schliep S, Heinzerling L, Schuler G, Schuler-Thurner B et al..  12-year survival and immune correlates in Dendritic Cell-vaccinated melanoma patients. JCI insight. 2017 Apr 20; 2(8):e91438.

MicroRNA im Tumorgewebe und Extrazellulären Vesikeln (pEV):

Micro-RNAs sind integrale Bestandteile vieler Signalwege und hochkomplexer biochemischer Regelkreise, wodurch sie wesentlich zu nicht-linearem Verhalten beitragen, beispielsweise in Rückkopplungsschleifen oder als Vorwärtsverstärker. Ziel des Projektes ist es (Leitung: Prof. Dr. J. Vera-González), durch die Kombination bioinformatischer Ansätze, mathematischer Modellierung und experimenteller sowie klinischer Daten die Rolle von miRNA in Tumor- und Immunerkrankungen aufzuklären. Gemeinsam mit der Gruppe von Andreas Baur entwickeln wir ein Systembiologiegestütztes Diagnosewerkzeug, welches anhand des miRNA-Profils in extrazellulären Vesikeln des Blutplasmas die Rezidiv-Wahrscheinlichkeit von initial geheilten Hautkrebspatienten erfassen kann. In überregionalen Forschungsverbünden beteiligen wir uns mit Prof. Dr. B. Schmeck (Universitätsklinikum Gießen und Marburg) an der Rekonstruktion und Charakterisierung von miRNA-Netzwerken bei Lungenentzündung.

Extrazellulärer Vesikel im Plasma (pEV) von Melanom Patienten:

Dieses Projekt (Leitung Andreas Baur) untersucht sowohl die molekularen Mechanismen, die zur Generierung von EV (extrazellulären Vesikeln) führen, als auch ihre Zusammensetzung und Funktion. Im Fokus stehen die Analyse von Faktoren und Biomarkern, welche in pEV vorliegen, und ihre prognostische Bedeutung für die Entwicklung von Krankheiten. Eine wesentliche Entdeckung war, dass pEV z.B. bei Tumorerkrankungen, chronischen Infekten sowie neurodegenerativen Erkrankungen in deutlich erhöhter Konzentration zirkulieren und vom angeborenen Immunsystem (innate immune system) sezerniert werden. Besonders vielversprechend scheint das divergente Biomarker-Profil in tumorfrei operierten Melanom Tumorpatienten mit unterschiedlichem Rückfallrisiko, welches in Zukunft möglichweise zur Prognosestellung und Auswahl sowie Steuerung der Therapie herangezogen werden kann. In 2016 wurden Biomarker-Profile definiert, welche insbesondere in der Krebs-Früherkennung angewendet werden können. Ein weiteres wesentliches Ergebnis unserer Analyse ist die Erkenntnis, dass vom Immunsystem produzierte pEV auch nach der Entfernung des Tumors in hohen Konzentrationen zirkulieren und inhibierend auf Tumorzellen einwirken. Die Funktionen dieser pEV könnte daher sein, die verbliebenen zirkulierenden oder disseminierten Tumorzellen (auch minimal residual disease: MRD) zu unterdrücken und ein Rezidiv des Tumors zu verhindern. Die Ergebnisse sind in einer Publikation zusammengefasst.

Lee, J-H. et al. and A. S. Baur. Innate Extracellular Vesicles from Melanoma patients suppress b-Catenin in Tumor Cells by miRNA34a. (in revision).

Neue Biomarker im Melanoma Gewebe:

Die Hautklinik in Erlangen ist eine der wenigen Institutionen die einen automatischen MELC Roboter besitzt. Die Maschine kann einzelne Gewebeschnitte oder Zellkulturen mit 100 Antikörpern und mehr automatisch färben. Dabei wird jedes Antigen einzeln gefärbt und das erhaltene Bild mittels Digitalkamera festgehalten. Einzelne Bilder können übereinandergelegt und somit die Expression verschiedener Antigene miteinander verglichen bzw. topographisch zugeordnet werden. Des Weiteren ist es möglich das Expressionsniveau einzelner Antigene zu quantifizieren und zu korrelieren. Diese einmalige Technik erlaubt es Aktivierungsvorgänge in Zellen nachzuvollziehen und sie einzelnen Zellen topographisch zuzuordnen. Mithilfe dieser Technik konnten erstmals die frühen Vorgänge der malignen Transformation von Melanozyten untersucht und beschrieben werden (Leitung: Andreas Baur). Dabei zeigten sich neue und überraschende Einblicke, die mit bislang verfügbaren Methoden nicht erfassbar gewesen wären. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse werden derzeit für die histologische Charakterisierung von sehr frühen Melanomen und ihrer Abgrenzung gegenüber dysplastischen Nävi getestet.

Ostalecki C, Lee JH, Dindorf J, Collenburg L, Schierer S, Simon B, Schliep S, Kremmer E, Schuler G, Baur A.S. Multiepitope tissue analysis reveals SPPL3-mediated ADAM10 activation as a key step in the transformation of melanocytes. Sci Signal. 2017 Mar 14;10(470).