Role of chemokines in T-cell chemo- and fugetaxis in pancreatic cancer
Final Report Abstract
Das duktal-differenzierte Pankreasadenokarzinom (PDAC) ist durch ein ausgedehntes kollagenreiches Stroma gekennzeichnet. T-Zellen, die Bauchspeicheldrüsenkrebs infiltrieren, werden häufig im Stroma eingeschlossen und erreichen die Tumorzellen nicht in signifikanten Mengen. Im vorliegenden Vorhaben wurde analysiert, wie Chemokine und Kollagen der extrazellulären Matrix (ECM) beim Prozess der T-Zellinfiltration im PDAC interagieren. Für die potentielle Stromadestruktive Behandlung wurde die lokoregionale Applikation von M1-Makrophagen („Troyan Horse“ Prinzip) konzipiert. Es konnte gezeigt werden, dass PDAC mehrere T-Zell-spezifische Chemokine freisetzt, deren Produktion allerdings nicht mit der intratumoralen T-Zell-Infiltration korreliert. Es konnte nachgewiesen werden, dass die Bestandteile der extrazellären Matrix im Tumorstroma bestimmte Chemokine wie SDF-1 sehr effektiv binden. Dadurch sollte eine große Rolle nicht nur der chemotaktischen, sondern auch der haptotaktischen Chemokinwirkung im Tumorstroma zugeschrieben sein. Chemokine haben eine konzentrationsabhängige Wirkung auf die Migration der aktivierten T-Zellen in 2D System in vitro. Die Beschichtung der 2D Matrix mit Kollagen hob die gerichtete T-Zellmigration komplett auf. Die aktivierten T-Zellen zeigten eine sehr hohe basale migratorische Aktivität im 3D Kollagenmatrix, die mit einem Chemokingradient nicht mehr gesteigert werden konnte. Das gleiche Phänomen konnte für die T-Zellen, die aus dem Pankreaskarzinomgewebe isoliert sind, gezeigt werden. Die chemorepulsive Chemokinwirkung auf die T-Zellen konnte in keinem experimentellen Setting identifiziert werden. Die Analyse des humanen Gewebes hat mehrere Parameter der Kollagenorganisation wie die Fasergeradlinigkeit, -orientierung, -länge und -dichte quantifiziert und konnte damit zeigen, dass das Stroma von malignen und normalen Pankreasgeweben durch eine komplexe individuelle Organisation gekennzeichnet ist. Man konnte bei den meisten o. g. Parametern keinen signifikanten Unterschied, außer bei der axialen Faserorientierung des Kollagens, identifizieren. T-Zellen waren im Stroma des Pankreaskarzinoms heterogen verteilt und es gab keine Korrelation zwischen der T-Zellverteilung und Kollagenorganisation. Die axiale Faserorientierung war abhängig von der Distanz zur Grenze der Tumorcluster und ermöglichte eine Differenzierung zwischen peritumoralen und tumorzellfernen Stromaregionen in allen untersuchten Gewebsproben. Allerdings konnte man auch hier keine Korrelation der T-Zellinfiltration zwischen diesen Regionen identifizieren. Die Untersuchungen mit aktivierten T-Zellen in vitro haben gezeigt, dass die axiale Kollagenorientierung keinen Einfluss auf die Ausrichtung der T-Zell-Migration in 3D-Kollagenmatrix hatte und unabhängig von Chemokinpräsenz ist. Durch die lokoregionale Injektion von aktivierten Makrophagen („Troyan Horse“-Prinzip) in die tumorzuführende Arterie konnte keine intratumorale Anreicherung dieser Zellen erreicht werden, die durch physiologische Faktoren wie Unterschiede im Gefäßdurchmesser und Adhäsion erklärt werden kann. Schlussfolgerung: Die Migration-aktivierende Wirkung der ECM („contact guidance“) hebt die Chemokineffekte auf die aktivierten und tumorinfiltrierenden T-Zellen auf. Diese Wirkung soll maßgebend für das intrastromale Einfangen („trapping“) von T-Zellen verantwortlich sein und kann die Entwicklung von immuntherapeutischen T-Zell-basierten Ansätzen behindern. Weiterhin musste man feststellen, dass Unterschiede in der Kollagenorganisation die axiale Orientierung der T-Zell- Migration nicht verändern und die Verteilung der stromalen T-Zellen bei Pankreaskarzinom nicht beeinflussen. Dieses Ergebnis unterstützt nicht das Konzept der Modulation/-zerstörung vom Stromakollagen bei T-Zell-basierten immuntherapeutischen Ansätzen.
Publications
- Prevailing role of contact guidance in intrastromal T-cell trapping in human pancreatic cancer. Clin Cancer Res; 20:3422-3433, 2014. Impact Factor= 10,1
Hartmann N., Giese N. A., Giese T., Poschke I., Offringa R., Werner J., and Ryschich E
(See online at https://doi.org/10.1158/1078-0432.CCR-13-2972)
