Forschungsprojekte der KAKS

Einsatz von CAR-T-Zellen beim Retinoblastom

Einsatz von CAR-T-Zellen beim Retinoblastom

– Dr. med Annette Künkele – Charité, Universitätsmedizin Berlin, Prof. Dr. Ulrich Schraermeyer – Universitätsklinikum Tübingen

In dem unten beschriebenen KAKS Projekt konnten CAR-T-Zellen die Tumorzellen war so erfolgreich vernichten, dass nun eine in vivo Studie in Tübingen gestartet wird. Hierzu werden die CAR-T-Zellen aus Berlin am Universitätsklinikum Tübingen im Mausmodell eingesetzt. Das Mausmodell entstammt dem von der KAKS vor einigen Jahren initierten Projekt „Prevention of radiotherapy induced secondary tumours in retinoblastoma animal models“ (siehe unten). Die KAKS hat die beiden Gruppen zusammengebracht, so dass die Forschung jetzt nahtlos und kostengüsntig fortgesetzt werden kann.

Genetische Veränderung der CAR-T-Zellen für den Einsatz gegen Retinoblastomzellen

Mit diesem Projekt hat die KAKS eines der vielversprechendsten Tumorforschungsfelder für den Bereich Retinoblastom erschlossen. Hier wird das Immunsystem von Patienten künstlich mit T-Zellen scharf gemacht – die scharf gemachten T-Zellen heißen CAR-T-Zellen. CAR steht für „chimärer Antigenrezeptor“. Dies ist, wie der Name sagt, eine Chimäre zwischen Antikörper und T-Zellrezeptor, also ein Mischwesen zweier Oberflächenstrukturen, die im menschlichen Körper von unterschiedlichen Immunzellen gebildet werden und diesen Immunzellen zu unterschiedlichen Funktionen verhelfen. Durch den Antikörperanteil kann die CAR-T-Zelle spezifisch Oberflächenproteine, sog. Antigene, auf Krebszellen erkennen, während sie der T-Zellrezeptoranteil befähigt, die Antigen-präsentierende Krebszelle zu zerstören. In unserem Fall ist die Antigen-präsentierende Krebszelle eine Retinoblastomzelle. Da Tumorzellen im allgemeinen in der Lage sein können, CAR-T-Zellen durch eine Herunterregulierung dieser für sie typischen Antigene zu entkommen (sog. Antigenverlust), untersuchten wir in diesem Projekt die Verwendung von unterschiedlichen CARs, die zwei verschiedene Antigene erkennen. Durch diesen „Doppelangriff“ sollte dem Antigenverlust zuvor gekommen werden. Zum einen benutzten wir einen CAR, der das Retinoblastom typische Antigen GD2 erkennt, zum anderen benutzen wir einen CAR, der das Antigen CD171, auch bekannt als L1CAM, erkennt. In Vorarbeiten hat unsere Gruppe erstmalig gezeigt, dass CD171 an der Oberfläche von Retinoblastomzelllinien zu finden ist. Daraufhin wurden CARs gegen GD2 und CD171 mit verschiedenen extra- und intrazellulären Domänen entwickelt, und mit Hilfe von Lentiviren in T-Zellen gebracht und die daraus resultierenden CAR-T-Zellen funktionell gegen verschiedene Retinoblastomzelllinien in vitro getestet.

Initiert und gefördert von der KAKS

 

Liquid Biopsy - Frühdiagnose I

Liquid Biospy – Frühdiagnose I

– Charité Berlin und Universitätsklinikum Essen

Die Forschung zur Früherkennung von Krebs durch Blutanalyse („Liquid Biopsy“) hat in den letzten Jahren enorme Fortschritte gemacht: Experten sprechen von „Revolution“ und „Durchbruch“ in der Krebsfrüherkennung. Die KAKS ist mittendrin mit zwei Tumormarkerprojekten (Berlin und Amsterdam).

Die Blutanalyse ist von der KAKS sehr früh als zentrales Forschungsziel in Angriff genommen worden. Für die Früherkennung von Retinoblastomen und Zweittumoren in Blutproben wurden zunächst drei Ansätze versucht: 1. Antikörper gegen Retinoblastombestandteile, 2. Retinoblastommarker, 3. Im Blut zirkulierende Tumorzellen. Diese Ansätze sind mit Unterstützung von Bild e.V. Ein Herz für Kinder und der KAKS am Max-Planck-Institut in Potsdam und der UK-Essen erforscht worden. Bestimmte Krebsmarkerproteine konnten für das Retinoblastom im Reagenzglas nachgewiesen werden.

Diese Versuche zeigten aber für die Antikörper und die Tumorzellen nicht die erforderliche Empfindlichkeit im Blut.

Daraufhin wurde das Projekt an der Charité in Berlin auf die neuesten hochempfindlichen „Liquid Biopsy“ Technologien zur Analyse von Tumor-DNA im Blut ausgeweitet. Wiederum mit Unterstützung von Bild e.V. finanzieren wir derzeit eine Doktorarbeit, die diese ganz neuen Technologien einsetzt.

Nach einer ganz speziellen Aufarbeitung des Bluts werden mit Hilfe eines sog. Hybrid-Capture Sequenzierungs-Assays gezielt bestimmte Gene auf charakteristische Veränderungen untersucht. Neben dem Retinoblastom Gen RB1, werden auch diejenigen Gene berücksichtigt, die am häufigsten bei Zweittumoren verändert sind. Mit den verfügbaren Genomik-/DNA-Sequenzierungsdaten Sequenzierungsdaten werden in öffentlichen Datenbanken und in der wissenschaftlichen Literatur alle bekannten Veränderungen ermittelt und mit bioinformatischen Methoden ausgewertet, um die DNA, die für solche Sekundärtumore charakteristisch ist, im Blut erkennen zu können.

In Parallelansätzen werden die DNA Tests dann am Blut von Retinoblastompatienten und verschiedenen Zweittumortypen sowie zum Vergleich, an gesunden Menschen, getestet. Zuletzt konnten mit einer vergleichbaren Technik bei 98% der Patienten 8 verschiedene Tumore über das Blut entdeckt werden. Hieran orientiert sich die Doktorarbeit, die derzeit mit der Zusammenstellung der relevanten Gene befasst ist.

Initiiert von KAKS, gefördert von KAKS und Bild hilft e.V. – Ein Herz für Kinder

Liquid Biopsy - Frühdiagnose II / EU Projekt

EU gefördertes Liquid Biopsy Projekt

Ein weiteres großes Liquid Biopsy Projekt, an dem die KAKS beteiligt ist, ist das von der Europäischen Union mit über 1 Mio. EUR geförderte EU Era-net Transcan Tumormarker Projekt. Auch bei diesem Projekt konnte die KAKS ihre selbstgestellte Aufgabe erfüllen, eine Anschubfinanzierung zu leisten, indem sie einen Teil der Vorarbeiten an der Freien Universität Amsterdam (VumC) finanzierte und zudem Ergebnisse und Material des obigen KAKS-Tumormarker Projektes an der UK-Essen einfließen konnten. Die Gruppe von Prof. Dr. Petra Temming, die einen großen Teil der frühen Markerforschung durchführte, ist ebenfalls an dem EU-Projekt beteiligt. Das EU-geförderte Tumormarker Projekt ist in 2018 angelaufen mit Universitäten aus vier Ländern im Rahmen einer großen Forschungskooperation. Wir sind stolz, dass wir zu den Vorarbeiten zu diesem bedeutsamen Projekt beitragen konnten und jetzt die Integration der Tumordaten aus den verschiedenen nationalen  Tumorzentren finanzieren.

Diagnosewegerkennung

Diagnosewegerkennung

– Universitätsklinikum Essen

Diagnosewegerkennung

Diese Studie ist abgeschlossen. In dieser Studie ging es um die Analyse des
Diagnoseweges bei Kindern mit Retinoblastom zur Verbesserung der
Früherkennung. Die Ergebnisse zeigen, dass die häufigsten Erstsymptome die
Leukokorie und das Schielen sind. Die Erstsymptome werden zum allergrößten
Teil von den Eltern bemerkt. Kinderärzte ordnen diese Symptome aber häufig nicht einer Tumorerkrankung zu. Und dabei sehen Kinder in den ersten Monaten meist nur den Kinderarzt,
nicht jedoch einen Augenarzt. Hier haben wir zu Aufklärung der Kinderärzte
mit umfangreichen Projekten angesetzt, damit diese das Retinoblastom in Zukunft erkennen können.

Details der Studie: Es wurde eine Datenerhebung von 1049 Rb-Patienten
zwischen 1992-2011 in Essen durchgeführt. Als häufigste Symptome ergaben
sich Leukokorie und Strabismus (Schielen) und es sind die Eltern, die diese Symptome meist zuerst erkennen. Die Erhebung zeigt, dass sich der Zeitraum bis zur Diagnose in den letzten 20 Jahren nicht signifikant verändert hat. Unser Ziel ist es, auch dies zu ändern. Erste Indizien für eine
Verkürzung aufgrund unserer Arbeit haben wir bereits.

Status: Abgeschlossen

http://www.KinderAugenKrebsStiftung.de/2014/02/kaks-schliest-erstes-forschun
gsprojekt-ab/
http://www.KinderAugenKrebsStiftung.de/wpcontent/uploads/2014/02/WilmDGKJ201
3pdf

Initiiert und gefördert von KAKS

Ergebnisse der Studie sind HIER nachzulesen:
http://www.KinderAugenKrebsStiftung.de/wpcontent/uploads/2014/02/WilmDGKJ2013pdf.pdf)

Mechanismen der Tumorentstehung

Mechanismen der Tumorentstehung

– Universitätsklinikum Essen – Dr. Steenpaß

Weshalb entsteht das Retinoblastom gerade im Auge und gerade bei Kleinkindern? Bisher ist nicht klar, warum der Tumor bei Kleinkindern nur im Auge entsteht und welche molekularen Mechanismen zur Tumorentstehung beitragen. Klar ist, dass die Allele des Retinoblastom-Gens beim erblichen Retinoblastom in allen Zellen defekt (mutiert) sind oder fehlen und dass der Krebs aus einer einzigen Ausgangszelle entsteht,. Wodurch wird aber die Entstehung in anderen Zellen verhindert? Auch diese Zellen haben kein funktionierendes RB- Protein (Tumorwächter) mehr, welches in gesunden Zellen ein unkontrolliertes Zellwachstum verhindert. Um diese und weitere fundamentale Fragen aufzuklären und mehr über die Ausgangszellen des Tumors im Auge herauszufinden, sollte ein Labor-Modell der Augenentwicklung mit Stammzellen entwickelt werden, in dem die Auswirkungen von Mutationen im Retinoblastom-Gen untersucht werden können. Bereits publizierte Ergebnisse anderer Gruppen zeigen, dass der Ursprung des Tumors in Zellen der neuralen Retina lokalisiert zu sein scheint und nicht im retinalen Pigmentepithelium. Nach der Genehmigung der Verwendung von Stammzellen nach §11 Stammzellengesetz wurde die Entwicklung von Stammzellen in Zellen der neuralen Retina „im Reagenzglas“ in Angriff genommen. Mittlerweile ist es gelungen Mutationen in das Retinoblastomgen der Stammzellen (durch das CRISPR/Cas System) einzubringen. Die Differenzierung der mutierten Stammzellen wird derzeit im Vergleich zu nicht mutierten Stammzellen untersucht, um den Ort und den Zeitpunkt der Tumorentstehung zu verstehen.

gefördert von der KAKS

Rb-Inhibitoren gegen Tumorzellen

Rb-Inhibitoren gegen Tumorzellen

– Universitätsklinikum Essen – Dr. Temming

Die KAKS fördert bevorzugt Projekte, bei denen bereits für die Behandlung anderer Krankheiten bekannte Stoffe eingesetzt werden. Solche Stoffe sind für gewerbliche Forschung in der Regel uninteressant. Sie sind aber hinsichtlich ihrer Nebenwirkungen längst getestet und sind meist kostengünstig am Markt erhältlich. Eines solches Projekt ist die von der KAKS finanzierte zur Suche nach potentiellen Inhibitoren, die zur Behandlung des Retinoblastoms eingesetzt werden können. Die Suche verlief erfolgreich denn die Inhibitoren gegen den Zellzyklusregulator Polo-Like-Kinase 1 (PLK1) sowie gegen MYCN regulierende Faktoren, wie die Aurora A Kinase und das BET Domänen Protein BRD4, erwiesen sich als äußerst effektiv. Der Einsatz der Inhibitoren führte zu einer Verringerung des Wachstums und zu einer Zunahme des Zelltodes (Apoptose) der Retinoblastomzellen in-vitro. Diese von der KAKS finanzierte Studie bildet nun die Basis für in-vivo Studien, die einen großen Beitrag zur der Entwicklung neuer Therapien für Retinoblastompatienten liefern dürften.

gefördert von der KAKS

PDL1 Antikörper

PDL1 Antikörper Unterstützung der Immunzellen gegen das Retinoblastom

– Universitätsklinikum Essen – PD Dr. rer. nat. Alexander Schramm

Dieses KAKS Projekt soll mit Hilfe eines neuen Hoffnungsträgers, dem Antikörper (PD1/PDL1) Krebszellen daran hindern, ein Selbstmord- oder Stoppsignal bei Abwehrzellen auszulösen. Die KAKS hatte dieses Forschungsfeld identifiziert und ein entsprechendes Forschungsprojekt bei der UKE angeregt. Dort wird nun im Rahmen einer Promotion untersucht,  ob diese vielversprechende Technologie bei Retinoblastom Tumoren wirksam ist.

Initiiert von der KAKS

Bekämpfung von Chemoresistenzen

Bekämpfung von Chemoresistenzen

– Universitätsklinikum Essen – PD Dr. rer. nat. Alexander Schramm

Chemoresistenz ist die Immunität des Tumors gegen Chemotherapeutika. Diese tritt beim Retinoblastom besonders schnell auf. In einer von der KAS mitfinanzierten DKS Studie wurde die Wirksamkeit klinisch genutzter Chemotherapeutika und Ursachen solcher Resistenzen der Rb-Tumorzellen gegen diese Stoffe untersucht. Dabei wurden kultivierte Retinoblastom-Zellen entwickelt, die besonders resistent gegenüber den zurzeit eingesetzten Therapeutika sind. Hierbei wurden Zelltransporter identifiziert, mit denen die Therapeutika wahrscheinlich wieder aus den Tumorzellen herausgepumpt werden. Daraus wurden erfolgversprechende Ansätze entwickelt, mit denen die Therapie-Resistenzen überwunden werden könnten. Zur Überprüfung der Ergebnisse im lebenden Organismus wird zudem ein Verfahren entwickelt, in dem die Tumorzellen aussagekräftig auf Hühnereiern gezüchtet und beobachtet werden können und das damit schnell und einfach ist und zudem Tierversuche vermeidet.

gefördert von der KAKS und der Deutschen Kinderkrebsstiftung

Spätfolgenstudie

Spätfolgenstudie Universitätsklinikum Essen

– Prof. Bornfeld, Prof. Lohmann

Die KAKS ist an der Förderung dieser DKS Studie beteiligt
Ziel ist die Optimierung der Langzeitbetreuung und Verbesserung der Langzeitprognose und Lebensqualität. Dazu wurden die langfristigen Therapiefolgen der verschiedenen Behandlungsformen bestimmt und in Bezug auf das Zweittumorrisiko auch die individuelle genetische Disposition mit einbezogen. Darüber hinaus wurden die erwachsenen Patienten und Eltern über präventive Maßnahmen informiert. In der ersten Phase wurden Kinder und Jugendliche und in der zweiten Phase erwachsene Patienten (Kollektiv von ca. 570 Probanden).

Status: Die Studien sind abgeschlossen und die Ergebnisse liegen vor. Die Ergebnisse der ersten Phasen wurde zwischenzeitlich publiziert (Temming et al. 2015, Pediatric Blood Cancer)

gefördert von der KAKS und der Deutschen Kinderkrebsstiftung

Prevention of radiotherapy induced secondary tumours

Prevention of radiotherapy induced secondary tumours in retinoblastoma animal models

– Dr. Sylvie Julien, Prof. Dr. Ulrich Schraermeyer, Prof. Dr. H. Peter Rodemann – Universitätsklinikum Tübingen

Abgeschlossen

Publiziert unter https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27694105Initiiert von KAKS und gefördert von der Deutschen Kinderkrebsstiftung

Abstract

Retinoblastoma (Rb) is the most frequent primary intraocular tumour in children and, if left untreated, can cause death. Preclinical animal models that mimic molecular, genetic, and cellular features of cancers are essential for studying cancer and searching for promising diagnosis and treatment modalities. There are several models described for Rb, but none of them fully meet our requirements. The aim of this study was to create a novel xenograft-nude mouse-model with broad application possibilities, which closely resembles the clinical observations of Rb patients and which could be used to investigate the development and spread of the tumour by using scanning laser ophthalmoscopy/optical coherence tomography (SLO/OCT) as well as histology methods. We injected human retinoblastoma Y79 cells intravitreally in both eyes of immune-deficient nude mice. The incidences of retinoblastoma as well as growth velocity were analysed 3, 6, 9 and 12 weeks after cell injection in vivo by SLO/OCT as well as ex vivo by electron microscopy (EM) and hematoxylin/eosin (HE) staining. Moreover, internal organs were histologically screened for potentially occurring metastases. Three weeks post-injection, animals developed a retinoblastoma, and after five weeks tumour growth resulted in swelling of the eyes in individual animals, showing a similar phenotype to that of untreated Rb patients at advanced stages of tumour-development. After 12 weeks, 67.5% of all analysed eyes (29 of 42) contained a retinoblastoma. At early stages of Rb development, the SLO/OCT analysis correlated with the histology results. If the tumours were too large, only histological investigations were feasible. The ultrastructural characteristics of the xenograft-tumours were very similar to those described for patient’s tumours. In one mouse, brain metastases were observed. Our retinoblastoma mouse model closely resembles the human disease. SLO/OCT can be used for the detection of Rb at early stages of development and could be used for monitoring the success of future therapies.

 

 

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