Neue immunstimulierende Gentherapie bei hochgradigen Gliomen

Mit fortschreitender Technologie und wachsendem Wissen werden laufend neue und wirksame Therapien entwickelt. Im September 2023 stellten Yoshie Umemura und zahlreiche weitere Wissenschaftler gemeinsam einen vielversprechenden neuen Ansatz vor. Die Untersuchung richtet sich gegen hochgradige Gliome, die bei Erwachsenen häufig vorkommen und einen ungünstigen Verlauf haben.

Virusvermittelte Gentherapie

Bei den neuen Gentherapien für hochgradige Gliome wurden virale Vektoren, also Trägerviren, eingesetzt, die als für Menschen sicher eingestuft wurden.

Zu den Schwierigkeiten dieser Therapien gehören jedoch eine unzureichende Abtötung der Krebszellen am Ort des Tumors und eine mangelnde Ausbreitung des genetischen Materials. Dadurch lässt sich das Eindringen bösartiger Zellen in andere Bereiche nicht verhindern.

Diese klinische Studie an der medizinischen Fakultät der University of Michigan umfasst die Kombination der Enzyme Herpes-simplex-Virus-Typ-1-Thymidinkinase (HSV1-TK) und FMS-like Tyrosinkinase-3-Ligand (Flt3L). HSV1-TK phosphoryliert das Prodrug Valsiclovir und wandelt es in ein Nukleosidanalogon um, das bei sich teilenden Zellen wie denen hochgradiger Gliome zum Zelltod führt. Flt3L zieht dendritische Zellen in die Tumormikroumgebung.

Die gemeinsame Anwendung von Flt3L und HSV1-TK führt dazu, dass dendritische Zellen in die Tumormikroumgebung gelangen und die Menge endogener Gliomantigene steigt. Diese Antigene werden durch die von HSV1-TK verursachte Zytotoxizität an Tumorzellen freigesetzt. Zusammen mit dem Enzym HMGB1, einem TLR2-Agonisten, werden die freigesetzten Antigene aktiviert. Dendritische Zellen lösen daraufhin eine spezifische Immunantwort gegen die nach der Entfernung verbliebenen bösartigen Gliomzellen aus.

In präklinischen Tierstudien zeigte dieser Ansatz eine zytotoxische T-Zell-Antwort, die Entwicklung eines immunologischen Gedächtnisses und die Zerstörung eines großen Teils des Tumors. Obwohl die Sicherheit der Therapie mit zwei Vektoren bei Tieren gezeigt wurde, ist sie beim Menschen noch nicht nachgewiesen.

Die Hypothese der im September veröffentlichten Studie war, dass HSV1-TK und Flt3L bei neu diagnostiziertem hochgradigem Gliom nach der Tumorentfernung gemeinsam als Adenoviren unter Kontrolle des CMV-Promotors verabreicht und anschließend sicher mit der standardmäßigen oralen Valaciclovir-Chemoradiotherapie kombiniert werden können. Diese Kombination soll eine Immunantwort gegen hochgradige Gliome auslösen.

Das primäre Studienziel war die Bestimmung der maximal verträglichen Dosis von Ad-hCMV-TK und Ad-hCMV-Flt3L. Sekundäre Ziele waren die Bewertung eines möglichen Nutzens der Zweivektortherapie anhand des Gesamtüberlebens sowie die Untersuchung histopathologischer Indizes entzündlicher Reaktionen. Hierfür sollte die Immunantwort in Resektionsproben aus einer zweiten Operation als Marker verwendet werden.

Wegweisende klinische Studien und erste Ergebnisse

Die als Phase-1-Studie geplante klinische Untersuchung wurde offen durchgeführt: Sowohl die Forschenden als auch die behandelten Patienten kannten sämtliche Abläufe. An der medizinischen Fakultät der University of Michigan nahmen 21 erwachsene Patienten teil, bei denen nach einer Resektion eine supratentorielle Hirnläsion entsprechend einem hochgradigen Gliom diagnostiziert worden war. Sie hatten zuvor weder Gentherapie noch Chemo- oder Strahlentherapie erhalten. Die Erkrankungen wurden mit dem System zur Beurteilung des Ansprechens auf Immuntherapie in der Neuroonkologie bewertet. Dieses umfasst unter den hochgradigen Gliomen Glioblastoma multiforme Grad 4, Gliosarkome Grad 4, anaplastische Astrozytome Grad 3, anaplastische Oligodendrogliome Grad 3 und anaplastische Ependymome Grad 3. Der Zustand der Patienten wurde anhand des Karnofsky Performance Status (KPS) beurteilt. Dieser beschreibt den Zustand mit einem Wert zwischen 0 und 100, wobei 0 für gesund und 100 für verstorben steht. Alle Studienteilnehmer hatten einen KPS von mindestens 70.

Die viralen Vektoren der Studie wurden am Center for Cell and Gene Therapy des Baylor College of Medicine hergestellt. Den Patienten sollten 6 verschiedene Vektoren in steigenden Dosen injiziert werden. Für die erste Gruppe mit 3 Patienten waren 1x10^10 Ad-hCMV-TK und 1x10^9 Ad-hCMV-Flt3L vorgesehen. Die späteren Dosen wurden gruppenweise erhöht. Das Verfahren sah eine Steigerung vor, wenn bei keinem der 3 Patienten unter der jeweiligen Dosis eine dosislimitierende Toxizität auftrat. Trat sie bei 2 von 3 Patienten auf, sollte die Studie gestoppt und die nächstniedrigere Dosis als maximal verträglich eingestuft werden. Da HSV1-TK bereits zuvor eingesetzt worden war, lag seine Anfangsdosis höher. Flt3L wurde dagegen erstmals beim Menschen verwendet. Nach der Dosisfestlegung wurden diese Vektoren mit 2 Tuberkulinspritzen zu je 1 mL an 20 Stellen der nach der Resektion entstandenen Höhle injiziert, jeweils 0,1 mL und insgesamt 2 mL. Nach der Vektorinjektion begannen zwei jeweils 14-tägige Valaciclovirbehandlungen, die erste an den Tagen 1-3 und die zweite in den Wochen 10-12. Dabei erhielten die Patienten 3-mal täglich jeweils 2 Gramm Valaciclovir. Bei abweichenden Umständen konnte die Valaciclovirdosis angepasst werden. Die Standardchemotherapie begann 15-35 Tage nach diesen Maßnahmen. Unerwünschte Ereignisse wurden nach den Common Terminology Criteria for Adverse Events (CTCAE), Version 4, eingestuft. Wurde innerhalb von 21 Tagen nach der Injektion beider Vektoren ein in dieser Klassifikation aufgeführtes Ereignis beobachtet, galt es ebenfalls als dosislimitierender Faktor. Um Veränderungen feststellen zu können, wurden für die 14 Tage vor der Operation Anamnese, Vitalzeichen, Blutwerte, radiologische Aufnahmen, körperliche Untersuchung, KPS und psychiatrische Untersuchung dokumentiert. Außerdem wurde die Tumorart während der Operation durch eine Biopsie bestätigt und das Resektionsausmaß anschließend per MRT bestimmt. Zum Vergleich mit den Ausgangswerten wurden die Untersuchungen in den Wochen 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 und 18 wiederholt. Die klinische Überlebensnachbeobachtung erfolgte nach 12 und 24 Monaten. Patienten wurden nicht in die Studie eingeschlossen, wenn sie während der Untersuchung die Behandlung ablehnten, sie nicht abschlossen oder den 2. Valaciclovirzyklus nicht erhielten. Auch bei Rücknahme der Einwilligung oder Tod wurde die betreffende Person nicht in die Studie eingeschlossen.

Zwischen dem 8. April 2014 und dem 13. März 2019 wurden zunächst 21 Patienten als geeignet eingestuft. Später wurde eine Patientin wegen einer Schwangerschaft und ein weiterer Patient wegen eines metastasierten Karzinoms ausgeschlossen. Im weiteren Verlauf zog sich ein Patient auf eigenen Wunsch zurück. Somit wurde die Untersuchung der Zweivektortherapie mit insgesamt 18 Patienten abgeschlossen, davon 8 Frauen und 10 Männer. Die Studie endete 2019, die Datenerhebung lief jedoch bis zum 14. Juni 2021 weiter. Von 18 Tumoren waren 17 Glioblastome und einer ein anaplastisches Ependymom. Alle Tumoren waren aggressive Varianten des mit Glioblastom verbundenen Gens. Bei sechs Patienten traten möglicherweise behandlungsbedingte Nebenwirkungen wie Übelkeit, Verwirrtheit und akute Nierenerkrankungen auf. Keines dieser Ereignisse galt jedoch als dosislimitierend. Bei 10 Patienten wurden schwerere unerwünschte Ereignisse beobachtet. Einer dieser 10 Patienten entwickelte eine Pneumocystis-Pneumonie (PCP, eine Lungeninfektion) und verstarb leider. Der Todesfall wurde nicht mit der Studie in Zusammenhang gebracht. Bei einem anderen Patienten wurde nach der Operation und der Gabe beider Vektoren eine Blutung im Tumorbett festgestellt. Nach der erforderlichen Behandlung konnte er in stabilem Zustand entlassen werden. Auch die Blutung wurde nicht der Studie zugeschrieben. Trotz zahlreicher unerwünschter Ereignisse traten keine dosislimitierenden Faktoren auf. Eine maximale Dosis für Ad-hCMV-TK und Ad-hCMV-Flt3L konnte jedoch nicht bestimmt werden. Das Gesamtüberleben wurde mit 21,3 Monaten berechnet. In der Studie starben 14 Patienten am Fortschreiten der Erkrankung, 2 an nicht studienbedingten Ursachen und 1 aus ungeklärter Ursache. Bei einer so aggressiven und tödlichen Krebsart sind leider hohe Sterberaten zu beobachten. Es gab jedoch auch ermutigende Ergebnisse: Die Überlebensrate nach 12 Monaten betrug 72,2% und nach 24 Monaten 38,8%. Besonders bemerkenswert war, dass 3 von 18 Patienten seit 4 Jahren und ein Patient seit 59 Monaten nach seiner Behandlung lebten. Für das Glioblastom geben diese Ergebnisse einen positiven Ausblick. Bei 8 immunhistochemisch untersuchten Patienten wurden Unterschiede zwischen primären und wiederkehrenden Tumoren analysiert. Während bei CD45+-Zellen kein signifikanter Unterschied erkennbar war, nahmen CD3e+-Zellen, also T-Zellen, und CD8+-Zellen signifikant zu. Bei 6 dieser 8 Patienten gingen regulatorische T-Zellen in der Mikroumgebung des wiederkehrenden Tumors zurück. Zugleich wurden in wiederkehrenden Tumoren stärkere Zell-Zell-Interaktionen zwischen verschiedenen T-Zell-Untergruppen und Makrophagen sowie schwächere Interaktionen zwischen Tumorzellen und Makrophagen beobachtet. Regionale Analysen zeigten im Tumorbereich wiederkehrender Tumoren im Vergleich zu anderen Bereichen eine höhere Dichte von Immunzellen, darunter T-Zellen, doppelt positive T-Zellen und plasmazytoide dendritische Zellen. Außerdem wurden nach den Analysen bei 5 von 8 Patienten vermehrt HSV1-TK-Zellen in wiederkehrenden Tumoren festgestellt. Bei einem Patienten waren die Wirkungen der Studie sogar 17 Monate nach der Injektion noch nachweisbar. Die Analyse der Flt3L-Serumkonzentration zeigte einen deutlichen Anstieg 2 Wochen nach der Behandlung gegenüber dem Ausgangswert.

Bedeutung der Phase-1-Studie und Ausblick

In dieser Phase-1-Studie wurde die maximal verträgliche Dosis der Kombination aus HSV1-TK- und Flt3L-Vektoren noch nicht erreicht. Obwohl möglicherweise durch Valaciclovir verursachte Nebenwirkungen beobachtet wurden, ließ sich wegen der geringen Studiengröße nicht feststellen, ob Valaciclovir die Gesamttoxizität günstig oder ungünstig beeinflusste. Trotz der ermittelten Überlebensraten reicht die Studie zudem nicht für eine Überlebensanalyse aus. Hierfür sind weitere Untersuchungen erforderlich. Künftige Studien könnten auch die Ergänzung einer Immuncheckpoint-Blockade und die Verringerung immunsuppressiver Faktoren in der Tumormikroumgebung untersuchen, um wirksamere Behandlungsergebnisse zu erzielen. Der nach der Vektorgabe beobachtete Anstieg von Antikörpern im Blut deutet darauf hin, dass die Injektion adenoviraler Vektoren in den Resektionsbereich eine systemische humorale Immunantwort auslösen oder verstärken kann. Die Untersuchungen zeigten eine Zunahme von CD8+-T-Zellen und plasmazytoiden dendritischen Zellen. Dies könnte eine wirksame Immunantwort gegen Gliome begünstigen. Um diese wichtige Annahme zu belegen, sind größere Phase-2- oder Phase-3-Studien erforderlich. Anhand der Mengen verschiedener Immunzelluntergruppen wurden außerdem Analysen von Zellnachbarschaften durchgeführt. Die Anteile der Untergruppen unterschieden sich von denen anderer Studien. Immunzellen infiltrierten Bereiche mit hoher Tumorzelldichte sowohl innerhalb als auch am Rand des Tumors. Als Ursache dieser Unterschiede wird die Gabe viraler Vektoren vermutet. Wie 2021 berichtet, zeigte die Studie zudem, dass immunsuppressive Makrophagen die Wirkung der vermehrten CD8+-T-Zellen und plasmazytoiden dendritischen Zellen abschwächen könnten. Außerdem wird angenommen, dass virale Vektoren durch Transgenexpression und Immunzellinfiltration kalte Tumoren mit wenigen Immun- und Entzündungszellen in heiße Tumoren mit vielen solchen Zellen umwandeln. Die Studie hat auch gezeigt, dass dieser Übergang stattgefunden hat.

Fazit und Zukunftsperspektiven

Zusammenfassend handelt es sich um eine wichtige Untersuchung zur Verwendung zweier Vektoren, zur Ausbreitung dendritischer Zellen in der Tumormikroumgebung und zur Anwendung von Valaciclovir. Die Ergebnisse zeigen, dass sich sein Einsatzgebiet erweitern könnte und eine adenoviral vermittelte Transgenexpression bis zu 17 Monate anhalten kann. Die ermutigenden Überlebensdaten und die Hinweise auf die Ansammlung von Immunzellen sprechen für ein wichtiges Zukunftspotenzial dieser Therapie. Um ihre Wirkung zu verbessern und ausführlichere, belastbare Ergebnisse zu erhalten, sind groß angelegte Phase-2- und Phase-3-Studien erforderlich.