Analyse der Zerebrospinalflüssigkeit zur Vorhersage des Ansprechens auf Immuntherapie

Eine veröffentlichte Studie zeigt, dass die Analyse von in die Zerebrospinalflüssigkeit eingewanderten Zellen des Immunsystems die Charakterisierung der bei Hirnmetastasen vorliegenden Tumormikroumgebung ermöglicht.

Laut der Studie ist die Charakterisierung dieser Mikroumgebung eine neue Methode, um bei Patienten mit Hirnmetastasen das Ansprechen auf Immuntherapie vorhersagen zu können.

Im Folgenden ist eine anatomische Darstellung der „Zerebrospinalflüssigkeit“ zu sehen:

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Untersuchung der Zerebrospinalflüssigkeit zur Wirksamkeit der Immuntherapie

Anti-PD1, anti-PD-L1 und anti-CTLA4 umfassende Immuncheckpoint-Inhibitoren (immune checkpoint inhibitors = ICIs) haben bei Patienten mit progressiven (fortschreitenden) oder metastasierten soliden (Organ-)Tumoren, einschließlich einiger Hirnmetastasen, erhebliche Vorteile gezeigt. Insbesondere haben diese immunbasierten Behandlungen bei einigen Patienten mit Lungenkrebs und Melanom bessere Ergebnisse erzielt. Diese Tumorarten (die 30-40 % aller Krebserkrankungen ausmachen) gehören zusammen mit Brustkrebs zu den drei häufigsten Krebsarten, die zu Hirnmetastasen führen.

Nature Communications veröffentlichte die Studie. Joan Seoane, der daran beteiligt war, sagt: „Eine der großen Herausforderungen bei der Verbesserung der Ergebnisse für Patienten mit durch diese Krebsarten verursachten Hirnmetastasen besteht darin, dass die neuen Metastasen vom primären (ursprünglichen) Tumor stark abweichen und somit anders auf immunbasierte Behandlungen ansprechen können.“

Hirnmetastasen sind die häufigsten Hirntumoren und mit einem belastenden Krankheitsverlauf verbunden. Während einige Patienten von einer Behandlung mit Immuntherapien profitieren, profitiert die Mehrheit nicht davon. Um das Ansprechen auf diese Behandlungen vorherzusagen, müssen Tumorproben charakterisiert werden. Aufgrund der anatomischen Lage von Hirntumoren und der Risiken chirurgischer Verfahren ist es schwierig, Proben von Hirnmetastasen zu gewinnen.

Die Ergebnisse einer früheren Studie unter Leitung von Joan Seona sowie die Ergebnisse anderer Gruppen belegten, dass Zerebrospinalflüssigkeit entscheidende Informationen über die genomischen Eigenschaften von Hirntumoren liefern und deshalb als Flüssig- / Liquidbiopsie verwendet werden kann.

Anknüpfend an diese Ergebnisse führten die Forscher diese Untersuchung durch, um festzustellen, ob sich der immunologische Zustand von Krebszellen durch die Analyse der Zerebrospinalflüssigkeit wirksam charakterisieren lässt.

Einzelheiten der Studie

Um diese Hypothese zu testen, analysierte Joan Seoanes Team Proben der Zerebrospinalflüssigkeit (BOS) von 48 Patienten mit Hirnmetastasen. Diese Proben stammten von den im klinischen Krankenhaus in Barcelona der Nutzung ihrer Proben vollständig zustimmenden Patienten sowie von den im Universitätskrankenhaus Vall d’Hebron (HUVH) behandelten Patienten, die dies durch ihr Entgegenkommen ermöglichten. Die Probenentnahme wurde durch den Einsatz und die Fachkenntnis der neurochirurgischen Abteilungen dieser Krankenhäuser möglich.

Die Forscher bewerteten das Vorhandensein von Immunzellen in Hirnmetastasen und erstellten parallel dazu ein Profil der Immunzellen in der Zerebrospinalflüssigkeit.

Sie untersuchten die Zerebrospinalflüssigkeit, um die vorhandenen Zelltypen zu bestimmen, und verglichen sie mit den aus der metastatischen Läsion gewonnenen Zellen.

Joan Seoane: „Indem wir Ähnlichkeiten zwischen beiden feststellen, beschreiben wir eine neue, minimalinvasive Methode, mit der wir bei diesen Patienten das Ansprechen auf Immuntherapie vorhersagen können. Dieser wegweisende Ansatz könnte klinische Entscheidungen bei der Behandlung dieser Patienten mit immunbasierten Behandlungsstrategien präziser unterstützen.“

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Durch die Analyse der Zerebrospinalflüssigkeit konnte Joan Seoanes Team die den Tumor erkennenden  T-Zellen des Immunsystems und diejenigen identifizieren, die bei der Behandlung aktiv waren.

Joan Seoane: „Jede T-Zelle besitzt eine einzigartige Sequenz, die eine bestimmte Krebszelle erkennt. Wenn diese Zellen mit der Überwachung und gezielten Bekämpfung beginnen, werden sie aktiviert und beginnen sich zu vermehren. Durch diese Studie konnten wir die individuellen Sequenzen der Immunzellen bestimmen und so die den Tumor bekämpfenden Immunzellen identifizieren und unterscheiden, wie sie sich im Laufe der Zeit entwickeln.“

Die Studie wurde außerdem in Zusammenarbeit mit dem Nationalen Zentrum für Genomanalyse – Zentrum für Genomregulation in Barcelona (CNAG – CRG) durchgeführt. Das Forschungsteam des CNAG – CRG wurde vom Leiter des Teams für Einzelzellgenomik, Holger Heyn, geführt und sequenzierte mithilfe der scRNA-seq-Technologie das Transkriptom (die Gesamtheit aller mRNAs in einer bestimmten Zelle) von etwa 6000 Zellen.

Holger Heyn fasst die Studie seinerseits so zusammen: „Die Einzelzell-Transkriptomsequenzierung bietet die höchste Stabilität zur Überwachung und Erkennung verschiedener Erkrankungen. Besonders interessant ist die Identifizierung klonaler T-Zellen sowohl in Metastasen als auch in der Flüssigbiopsie. Entscheidend ist, dass dieser Ansatz neue Wege zur Erkennung systematischer Erkrankungen eröffnet.“

Fazit

Die Studienergebnisse zeigen, dass Immunzellen, die in die Zerebrospinalflüssigkeit gelangen, die Eigenschaften der in Hirnmetastasen charakterisierten Zellen widerspiegeln und deshalb neue Biomarker für das Ansprechen auf eine immunbasierte Behandlung darstellen könnten.