Forschungsprojekte zur Melanomforschung

Trotz des historischen Siegeszugs der Immuntherapie beim Melanom muss konstatiert

werden, dass -je nach Therapieart und Kombination- bis zu 60% der Melanome ein primäres

Therapieversagen aufweisen. Derartig intrinsisch resistente Melanome werden als ‚kalte Tumore’ bezeichnet, weil sie nicht die Fähigkeit besitzen, ein entzündliches Immuninfiltrat auszubilden und somit die Grundvoraussetzung für den Erfolg von Immuntherapien. Im Kontext der zielgerichteten Melanomtherapie konnten wir und andere Arbeitsgruppen berichten, dass die Histon H3K4 Demethylase KDM5B (früher JARID1B) eine wichtige Rolle in der Therapieresistenzentwicklung spielt.

Interessanterweise konnten wir in aktuellen Vorexperimenten zeigen, dass durch molekulare

Modulation von KDM5B sowohl der Differenzierungsstatus als auch der Immunphänotyp von

Melanomen beeinflusst werden kann. Daher stellt sich die Frage, ob durch Änderung des zellulären Differenzierungsstatus mittels Modulation von KDM5B die Ansprechrate von Patienten auf Immuntherapie in kalten Tumoren erhöht werden könnte. Im Rahmen der beantragten Anschubfinanzierung soll das Ansprechen auf Immuntherapien in Kombination mit KDM5B Modulation in Mausexperimenten getestet werden. Zudem sollen dabei die Änderungen des Immuninfiltrats näher charakterisiert werden. Unsere aktuellen Vordaten legen den Verdacht nahe, dass die KDM5B-vermittelte Modulation des Immunphänotyps des Melanoms nicht zu einer Veränderung der zytotoxischen T Zellantwort, sondern zu einer veränderten innaten Immunantwort führen könnte. Die hier geplante Arbeit soll einen Grundstein für weiterführende Untersuchungen legen, die die Therapieresistenz gegen Immuntherapien weiter entschlüsseln und somit die Ansprechrate von Melanompatienten auf Immuntherapien erhöhen sollen.

Dr. Heike Chauvistré
Universitätsklinikum Essen

Seit 2018 haben Immun-Checkpoint-Inhibitoren wie die Anti-PD-1-Antikörper Nivolumab und

Pembrolizumab die adjuvante Behandlung von Patienten mit metastasiertem, komplett reseziertem Melanom revolutioniert. Obwohl diese Patienten nach der Operation klinisch als tumorfrei gelten, erleiden bis zu 70% von ihnen nach einem Jahr einen Rückfall der Erkrankung (Rezidiv); die adjuvante Therapie senkt das Rezidiv-Risiko um etwa die Hälfte. Dennoch erleiden bis zu 30% der Patienten Rezidive innerhalb des ersten Therapiejahres (Resistenz) und rund 15% erleben schwere Nebenwirkungen.

Die Identifizierung von Biomarkern zur Abschätzung von Wirksamkeit der adjuvanten Immuntherapie ist daher von großer Bedeutung. Um die Entwicklung etwaiger Rezidive

unter Therapie frühzeitig zu erkennen, ist die blutbasierte "Liquid Biopsy" mithilfe sequentieller Blutmessungen präferiert.

Die Ergebnisse unserer Forschungsarbeit bilden die Grundlage für die

Entwicklung klinischer Studien mit dem Ziel, die beste Behandlung zu ermitteln sowie die beste Wirksamkeit und möglichste Reduktion behandlungsbedingter Nebenwirkungen. Dabei umfasst die „Liquid Biopsy“ die Untersuchung von tumorabgeleiteten Produkten im Blut von Melanompatienten wie zirkulierende Tumorzellen (CTC=circulating tumor cells) und zellfreie Tumor-DNA (ctDNA=cellfree, tumor-derived DNA). Unsere Vorarbeiten haben gezeigt, dass schon frühzeitige Veränderungen der ctDNA eine Aussage über das Therapieansprechen im metastasierten Stadium der Erkrankung ermöglichen. Ferner konnten wir bereits technische Erfahrung bei der Extraktion und Analyse von ctDNA aufbauen.

Darauf aufbauend streben wir die Untersuchung von tumorabgeleiteten Produkten

wie der ctDNA bei Patienten mit lokoregionär metastasiertem, komplett reseziertem Melanom mit adjuvanter Immuntherapie an. Um eine spezifische Biomarkersignatur ausfindig machen zu können, muss im Kontext der Immuntherapie jedoch auch die systemische Wirtsantwort berücksichtigt werden.

Auch hier scheint im Gegensatz zur Gewebebiopsie die Analyse von leicht zugänglichen

Blutprodukten für die Beurteilung der Wirtsreaktion entscheidend zu sein. Zytokine und andere Protein/Ligand-Interaktionen, die die angeborene und adaptive Immunreaktion regulieren und an der Antitumorimmunität beteiligt sind, können im Plasma mittels umfassender Proteom-Analysen überwacht werden. Diese löslichen Mediatoren können als Biomarker für die Pharmakokinetik der Immuntherapie, die Immunantwort und/oder die immunvermittelten Nebenwirkungen dienen.

Bemerkenswert ist, dass diese proteomischen Analysen auch eine Lösung darstellen können, mit derer man die geringe Sensitivität des ctDNA-Nachweises bei tumorfreien Patienten umgehen kann.

Durch die kombinierte Analyse von ctDNA und einem proteomischen Plasmaprofiling im Blut von Melanompatienten unter adjuvanter Immuntherapie wollen wir neue Biomarkersignaturen identifizieren, die die Behandlungsauswahl und -steuerung verbessern und damit sowohl die klinische Wirksamkeit als auch die Lebensqualität verbessern.

Dr. Laura Keller
Unsiversitätklinikum Hamburg-Eppendorf

Das maligne Melanom gehört zu den bösartigsten Tumoren weltweit mit zunehmender

Inzidenz. In frühen Stadien werden durch operative Verfahren Heilungsraten >80% erreicht. Im Falle einer Metastasierung sinkt die Überlebenswahrscheinlichkeit dramatisch. In den letzten Jahren erlangten verschiedene immuntherapeutische Ansätze (anti-CTLA-4, anti-PD-1 Antikörper) sowie zielgerichtete Therapien (BRAF/MEK-Inhibitoren) eine zunehmende klinische Bedeutung.

Die aktive Unterdrückung der immunologischen Abwehr in Tumorpatienten durch Faktoren (zellulärund löslich) in der unmittelbaren Tumorumgebung verhindert jedoch immer wieder effiziente Antitumorantworten und limitiert somit immuntherapeutische Strategien in ihrer Wirksamkeit. Auch die bekannte intratumorale Heterogenität im Melanom ist ein wesentlicher Faktor, der zur Therapieresistenz beiträgt. Ziel vieler Studien ist daher die Charakterisierung neuer individueller regulatorischer Moleküle und Signalwege humaner Tumorzellen und ihrer Bedeutung für das Tumormikromilieu, um neue Biomarker sowie Zielstrukturen für immuntherapeutische Ansätze zu identifizieren.

In der Vergangenheit konnten wir GARP als ein solches inhibitorisches Schlüsselmolekül

identifizieren. So haben wir GARP, seine Regulation und seine Bedeutung nicht nur für regulatorische T-Zellen sondern auch für maligne Tumoren, hier insbesondere für Tumorstammzellen, genauer beleuchtet. Im Gegensatz zu der uns bereits bekannten Lokalisation von GARP als membranständiges Molekül und seiner löslichen Form u.a. auf regulatorischen T-Zellen konnten wir unerwarteter Weise im Rahmen der Untersuchungen erstmals eine differentielle intrazelluläre (zytoplasmatische versus nukleäre) Expression von GARP in verschiedenen Tumorentitäten sowie in unterschiedlich differenzierten Stammzellen nachweisen.

Ziel dieses Antrages ist, schrittweise zu analysieren, welche Funktionen GARP insbesondere in

Tumorstammzellen, sowie in den unterschiedlichen Lokalisationen/ Kompartimenten/Organellen, insbesondere nukleär, hat und wie dies zusammenhängt.

Diese Arbeiten sollen ein tiefergehendes Verständnis hinsichtlich Tumorplastizität und

Tumorstammzellen liefern. Daneben erhoffen wir uns Einblicke in die Regulation und Relevanz von GARP, seine eventuelle Rolle als „Moonlighting Protein“ und daraus folgend Ansätze für eine weiterführende molekularbiologische Diagnostik.

Prof. Andrea Tüttenberg

Universitätsmedizin Mainz

Die Möglichkeit, mit monoklonalen Antikörpern spezifische, die Aktivität von T-Lymphozyten hemmende Immunrezeptoren (sog. Immuncheckpoints) zu blockieren, hat in den letzten Jahren die Therapie des fortgeschrittenen Melanoms und anderer Tumorerkrankungen revolutioniert. Im Jahre 2018 erhielten die beiden Wissenschaftler James P. Allison und Tasuku Honjo für diese „Entdeckung einer Krebstherapie durch Hemmung der negativen Immunregulation“ sogar den Medizinnobelpreis.

Seit 2018 ist die Immuncheckpoint-Blockade auch bei der adjuvanten, d.h. unterstützenden, Therapie nach einer Melanomoperation, möglich, um die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Metastasen zu reduzieren. Allerdings ist bisher nicht genau geklärt, welche Patienten auf eine Immuncheckpoint-Blockade ansprechen und welche nicht. Bei bestimmten Patientengruppen wurde berichtet, dass sie besonders von einer solchen Therapie profitieren. Dazu gehören an Xeroderma pigmentosum-Erkrankte. Bei diesen Menschen besteht ein angeborener Defekt in der Nukleotid-Exzisionsreparatur (NER), einem Reparatursystem, das hauptverantwortlich die durch UV-Licht ausgelösten DNA-Schäden repariert. Eine funktionell leicht verminderte NER stellt auch einen unabhängigen Risikofaktor für die Entwicklung verschiedener Krebserkrankungen einschließlich Hautkrebs in der allgemeinen Bevölkerung dar.

Wir planen in unserem Projekt die Auswirkungen von Defekten in der NER auf die Regulation des Immunsystems zu untersuchen. Dabei werden wir vor dem Hintergrund defizitärer NER unter anderem die Expression unterschiedlicher Immunmoleküle wie PD-L1, MHC-I und MHC-II analysieren. Des weiteres werden wir die zusätzlichen Auswirkungen von UV-Bestrahlung und Veränderungen im sogenannten „Wächter des Genoms“, dem Tumorsuppressorprotein p53, überprüfen.

Die gewonnenen Erkenntnisse sollen dazu beitragen, das Ansprechen auf und die Entstehung von Resistenzen gegen anti-PD-1 gerichtete Immuntherapien besser zu verstehen.

                                                Dr. Alexander Thiem                                   
                                        Universitätsmedizin Rostock                                              

Das Melanom ist ein bösartiger Hauttumor, der bis vor wenigen Jahren in fortgeschrittenen Fällen kaum erfolgreich zu behandeln war. Durch die Einführung einer Immuntherapie mittels Immun-Checkpoint blockierenden Antikörpern lässt sich nun das Melanom auch in fast der Hälfte der Fälle in dieser Situation kontrollieren. Diese Therapie führt zu einer Aktivierung körpereigener gegen den Tumor gerichteten Immunantworten, die im Wesentlichen von T-Zellen getragen wird. Trotz dieser Erfolge ist aber aufgrund der Komplexität von Immunantworten und deren Modulation durch den Tumor und das Tumorstroma der exakte Wirkmechanismus dieser Therapie noch nicht vollständig aufgeklärt. Dies ist besonders relevant, da mehr als die Hälfte der Patienten nicht dauerhaft von dieser Therapie profitiert.

Ein tieferes Verständnis der molekularen Mechanismen der Interaktion des Immunsystems mit dem Tumor und den Einflüssen des Tumormikromilieus unter einer Immun-Checkpoint Blockade sollte erlauben die Therapie zu optimieren. Um dies zu erreichen, soll das Genexpressionsprofil von Tumor- und Stromazellen auf Einzelzellebene (scRNAseq) in Melanom-Metastasen von sechs Patienten unmittelbar vor und sieben Tage nach Einleitung einer Behandlung mit dem anti-PD1-Antikörper Nivolumab analysiert werden. So können die dynamischen Veränderungen in individuellen Melanom-, Stroma- und Immunzellen unter Immuntherapie aufgedeckt werden. Über tiefergehende bioinformatische Analyse mit Hilfe von eigens für scRNAseq entwickelter Algorithmen wollen wir genetische Programme in Immun- und Tumorzellen identifizieren, die für einen Therapieerfolg bzw. für eine Resistenzentwicklung im Patienten ursächlich sind.

                           Prof. Dr. Dr. Jürgen C. Becker                                                               Ivelina Spassova
                                                                                 Universitätsmedizin Essen
                                              Deutsches Konsortium für Translationale Krebsforschung (DKTK)                                       

Das Aderhautmelanom (auch Uveamelanom, UM) ist bei Erwachsenen der häufigste bösartige Tumor des Auges und unterscheidet sich sowohl klinisch als auch tumorbiologisch deutlich vom kutanen Melanom. Trotz erfolgreicher lokaler Tumortherapien entwickeln etwa die Hälfte aller Patienten Metastasen, und zwar vorzugsweise in der Leber. Sobald eine Fernmetastasierung vorliegt, ist die Prognose trotz der Fortschritte in der Therapie des kutanen Melanoms weiterhin schlecht. Derzeit gibt es keine Therapien, die das Überleben dieser Patienten entscheidend verlängern können, weshalb dringend neue therapeutische Ansätze entwickelt werden müssen.

Neuralleisten-Transkriptionsfaktoren (NC-TF) wie Brn3a, MSX1 oder SOX10 sind als zentrale, tumorfördernde Mediatoren an der Entstehung und dem Fortschreiten des kutanen Melanoms beteiligt, wurden jedoch im UM bisher kaum untersucht. Unsere Vorarbeiten haben gezeigt, dass SOX10 in UM-Zelllinien exprimiert wird und essentiell für das Überleben der Zellen ist. Ziel dieses Projekts ist es, die funktionelle Relevanz von SOX10 im UM weiter zu charakterisieren. Dafür wollen wir untersuchen, wie Zelltod und die Wachstumshemmung auf molekularer Ebene vermittelt werden und welche tumorfördernde Wirkung SOX10 speziell im UM hat. Es ist dabei auch denkbar, dass SOX10 zu einer Entdifferenzierung führt, wodurch die Tumorzellen schlechter vom körpereigenen Immunsystem und damit auch von neuen therapeutischen Ansätzen erkannt werden. Weiterhin wollen wir erforschen, ob SOX10 mit wichtigen Wachstumssignalwegen wie dem MAPK- oder dem PI3K-Signalweg in Verbindung steht. Unsere Arbeiten können helfen, ein vermutlich tumorförderndes Netzwerk aus NC-TF im UM zu ermitteln, es zu verstehen und damit auch potentielle Angriffspunkte für komplett neue Therapieansätze zu identifizieren.

                                   Dr. Markus Heppt                                                                               Anja Wessely

                                               Universitätsklinikum München                                               

Das kutane maligne Melanom ist eine der aggressivsten humanen Krebserkrankungen mit stetig steigender Inzidenz. Haben sich einmal Fernmetastasen gebildet, sinkt die Überlebensrate der Patienten trotz moderner Therapieoptionen wie Checkpoint- und Tyrosinkinase-Inhibitoren dramatisch. Große Hoffnung wird daher aktuell in adjuvante Therapiestrategien gesetzt. Hierbei werden Patienten medikamentös behandelt, bei denen entweder Melanomzellen im Wächterlymphknoten gefunden wurden oder die aufgrund der Charakteristika des Primärtumors ein deutlich erhöhtes Metastasierungsrisiko aufweisen, jedoch mittels bildgebender Verfahren wie Ultraschall, Computertomographie, Magnetresonanztomographie oder Positronen-Emissions-Tomographie kein Tumor im Körper nachgewiesen werden konnte. Der Zustand bei dem sich wenige Tumorzellen im Körper des Patienten befinden, die mit den aktuell vorhandenen diagnostischen Methoden jedoch nicht nachweisbar sind, wird als minimale Resterkrankung bezeichnet. Um die Diagnostik zu verbessern, wird aktuell intensiv an Verfahren zum Nachweis von Tumorzellen oder zirkulierender Tumor-DNA aus einer Blutprobe (liquid biopsy) geforscht. Die bisher für das Melanom verfügbaren Methoden zur Detektion von zirkulierender Tumor-DNA basieren alle auf einem Nachweis der BRAF-Mutation. Da jedoch über die Hälfte der Patienten mit malignem Melanom keine BRAF-Mutationen aufweist, ist das Ziel unseres Forschungsprojekts, ein Nachweisverfahren für Patienten mit minimaler Resterkrankung zu etablieren, welches unabhängig vom Mutationsstatus der Krebszellen ist und bei welchem zirkulierende Tumorzellen mittels diagnostischer Leukapherese aus dem Blut angereichert und quantifiziert werden. Darüber hinaus werden wir bei Patienten, in deren Blut zirkulierende Tumorzellen gefunden werden konnten, Verlaufsanalysen nach 24 Wochen durchführen, um die Krankheitsaktivität und Therapieerfolg der adjuvanten Behandlung zu überwachen. Da sowohl die Sensitivität der Diagnostik für zirkulierende Tumor-DNA bzw. Tumorzellen für das Stadium der minimalen Resterkrankung unklar ist, werden wir bei BRAF-mutierten Patienten die Sensitivität beider Ansätze miteinander vergleichen.

Unsere Arbeiten werden dazu beitragen, die diagnostische Lücke bei der minimalen Resterkrankung zu schließen. Langfristig hoffen wir durch die verbesserte Diagnostik Patienten mit minimaler Resterkrankung mit hoher Spezifität und Sensitivität identifizieren zu können. Hierdurch können adjuvante Therapien gezielter eingesetzt und der Krankheitsverlauf besser überwacht werden, was in letzter Konsequenz zu einer Prognoseverbesserung für unsere Patienten beitragen könnte.

                            Dr. Sebastian Haferkamp                                                            Dr. Melanie Werner-Klein                                                                                                 Universitätsklinikum Regensburg

Die Einführung von Immuncheckpoint Inhibitoren stellt einen Meilenstein in der Therapie des fortgeschrittenen malignen Melanoms dar. Jedoch wird ihr klinischer Nutzen durch ein gänzlich fehlendes oder nur begrenzt anhaltendes Ansprechen in einem beträchtlichen Patientenkollektiv eingeschränkt. Die Charakterisierung der zugrunde liegenden Resistenzmechanismen sowie die Identifizierung geeigneter prädiktiver Biomarker, die ein klinisches Ansprechen oder eine Resistenz vorhersagen können, sind daher von hoher klinischer Bedeutung.

Im Zuge einer effektiven Immuntherapie ist ein dynamisches Zusammenspiel verschiedener Zelltypen des Tumormikromilieus unerlässlich. Neben direkten Zell-Zell-Kontakten wird der Großteil der interzellulären Kommunikation über sezernierte Faktoren vermittelt. Im Rahmen des vorgeschlagenen Projekts möchten wir untersuchen, wie sich das Melanomzell-Sekretom auf die T-Zell-Aktivität und das Therapieansprechen von Melanompatienten, die mit Immuncheckpoint Inhibitoren behandelt werden, auswirkt. Dazu soll ein auf Schnittkulturen von Melanomgewebe basierendes in vitro Modellsystem mit Patienten-eigenen Immunzellen etabliert werden. Schlussendlich sollen die Erkenntnisse aus diesem Projekt zu einer Identifizierung sezernierter Faktoren als mögliche prädiktive Biomarker für ein Ansprechen auf Immuntherapie beitragen.

                      Dr. Corinna Kosnopfel

             Universitätsklinikum Tübingen 

Es ist seit kurzem bekannt, dass es bei Krebspatienten mit bestimmten genetischen Veränderungen (MDM2/4 Amplifikationen) unter Immuntherapie zu einem sogenannten „Hyperprogress“ kommen kann.

Diese Beobachtung wurde bislang nicht systematisch an Melanompatienten untersucht. Man weiß jedoch, dass Patienten mit metastasiertem Schleimhaut- (SHM) oder Aderhautmelanom (ALM) generell schlechter auf eine Immuntherapie ansprechen.

Wir möchten daher mittels molekularpathologischer und tumorgenetischer Untersuchungen herausfinden, ob Metastasen von Melanompatienten mit SHM oder ALM und Progress unter Immuntherapie häufiger MDM2/4 Amplifikationen aufweisen.

Möglicherweise können wir mithilfe dieser Studie erklären, warum manche Melanompatienten nicht auf Immuntherapien ansprechen und einen fulminanten Progress aufweisen. Vielleicht können wir künftig sogar Patienten, die von einer Immuntherapie hochwahrscheinlich nicht profitieren werden, vor potentiell lebensbedrohlichen Nebenwirkungen bewahren.

Wir erwarten uns von den Ergebnissen dieser Studie daher eine sehr hohe klinische Relevanz.

                                             Dr. Andrea Forschner                                          Dr. Tobias Sinnberg

                                                                              Universitätsklinikum Tübingen

 Neben herkömmlichen T-Zellen bilden NKT-Zellen (Natürliche Killer T-Zellen) eine effektive Zell-Subpopulation zur Abwehr von Pathogenen und Tumoren, die auch zur Immuntherapie des Melanoms genutzt werden könnte. Der Vorteil gegenüber konventionellen T-Zellen besteht darin, dass NKT-Zellen auch nicht-MHC-gebundene Moleküle erkennen und darüber hinaus eine ausgeprägte intrinsische Anti-Tumoraktivität aufweisen. Durch die zusätzliche Transfektion der NKT-Zellen mit einem sogenannten „Chimären Antigenrezeptor“  (CAR), der eine melanomspezifische Oberflächenstruktur erkennt, könnte man CAR-NKT-Zellen generieren, die Melanomzellen antigen-spezifisch eliminieren und die - aufgrund der intrinsischen Anti-Tumoraktivität - auch dann noch aktiv sind, wenn sich antigen-negative Klone des Melanoms gebildet haben. Da bis dato sehr wenige Daten zu CAR-NKT-Zellen vorliegen, muss nun in einem ersten Schritt eine umfassende Charakterisierung der in-vitro Effektivität von antigen-spezifischen CAR-NKT-Zellen beim Melanom erfolgen, um eine experimentelle Basis für den Einsatz in klinischen Studien zu schaffen. Generell ist die Wirkung endogener NKT-Zellen in der Tumortherapie nicht umfassend geklärt. Diese steht einerseits in direktem Bezug zur oben genannten Strategie, kann aber auch eine entscheidende Rolle in der Identifizierung von prognostischen oder vorzugsweise prädiktiven Biomarkern zur Unterstützung von Behandlungsentscheidungen und im Patientenmonitoring spielen. Ziel dieses Forschungsprojektes ist daher die Untersuchung der NKT-Zellen i) als effektive Zellpopulation zur Generierung von CAR-NKT-Zellen zur Immuntherapie des Melanoms und ii) als möglicher prädiktiver Biomarker.

                     Dr. Ugur Uslu                                                     Dr. Jan Dörrie                                 Prof. Dr. Benjamin Weide

                                               Universitätsklinikum Erlangen                                              Universitätsklinikum Tübingen

In etwa 50% der Melanome kommt es aufgrund der BRAF^V600E Mutation zu einer konstitutiven Aktivierung des BRAF-MEK-ERK (MAPK) Signalwegs und damit zur Proliferation der Tumorzellen. Der Einsatz BRAF^V600E-spezifischer Inhibitoren (BRAFi) in Kombination mit MEK Inhibitoren (MEKi) blockiert den MAPK Signalweg und führt in 60-70% der behandelten Patienten zu einem klinischen Ansprechen. Allerdings kommt es nach 9-11 Monaten häufig zu einer Progression der Erkrankung. Um dem entgegenzuwirken, wird derzeit in klinischen Studien die Wirksamkeit der BRAF/MEK Inhibitorbehandlung in Kombination mit verschiedenen Immuntherapien getestet. Das Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens ist es, anhand verschiedener Melanom-Modelle, bestehend aus BRAF^V600E Melanomzellen und autologen T Zellen mit bekannter Antigenspezifität, die Auswirkungen von BRAFi, MEKi sowie der BARFi/MEKi Kombination auf die Immunogenität der Melanomzellen in Abhängigkeit von der Behandlungsdauer zu bestimmen. Die daraus resultierenden Ergebnisse könnten entscheidend im Hinblick auf die zu klärende Frage einer sequentiellen oder zeitgleichen Applikation von Inhibitortherapie und Immuntherapie sein.

                             Dr. Fang Zhao

                 Universitätsklinikum Essen

In Vorarbeiten des Projektes „Therapie-orientierte genetische Analyse mukosaler Melanome“ konnte gezeigt werden, dass sich das Schleimhautmelanom auf molekularer Ebene vom kutanen Melanom unterscheidet. Hierzu wurden Patientenproben von Schleimhautmelanomen mit Hilfe von Mutationsanalysen untersucht. Mittels „Whole-Exome Next Generation Sequencing“ sollen im Rahmen dieses Projektes die bislang erworbenen Informationen anhand detaillierter Analysen von Tumoren ohne eindeutig „aktivierende“ Mutationen erweitert werden. Ziel des geförderten Projektes ist, Genmutationen aufzuspüren, die für die Entwicklung und ggf. Metastasierung des Schleimhautmelanoms verantwortlich sind, um mögliche neue Therapieziele identifizieren zu können.

Dr. Iona Cosgarea                                                                                    Dr. Klaus Griewank

                                                                                         Universitätsklinikum Essen

Bei Patienten mit metastasiertem schwarzem Hautkrebs sind Hirnmetastasen die häufigste Todesursache. Hirnmetastasen sprechen häufig nicht so gut auf Tumormedikamente an wie Metastasen außerhalb des Gehirns. In dem Forschungsprojekt soll untersucht werden, warum die Wirksamkeit von Tumormedikamenten im Gehirn eingeschränkt ist. Die Erkenntnisse aus diesem Projekt können zur Entwicklung von neuen Strategien zur Behandlung von Patienten mit schwarzem Hautkrebs und Hirnmetastasen beitragen.

Dr. Dana Westphal                                                                                    Dr. Heike Niessner

                               Universitätsklinikum Dresden                                                      Universitätsklinikum Tübingen

Das Plattenepithelkarzinom der Haut stellt den zweithäufigsten Hautkrebs in den westlichen Industrienationen dar. Trotz - oder besser wegen - dieser Häufigkeit fehlen exakte epidemiologische Zahlen, da es nicht vollständig in Tumorregistern dokumentiert wird. In einer Studie aus dem Jahr 2012 wird allein für die USA in der weißen Bevölkerung eine Inzidenz von 186.000 bis 420.000 Neuerkrankungen pro Jahr geschätzt, von denen 5600 bis 12.500 Lymphknotenmetastasen entwickeln und für 4.000 bis 8.000 Todesfälle verantwortlich sind. In Deutschland lag die Neuerkrankungsrate im Jahr 2013 bei ca. 87.000 Fällen. Da das Plattenepithelkarzinom ein Krebs des höheren Lebensalters ist, muss man aufgrund des demografischen Wandels mit einem weiteren Anstieg der Erkrankungen rechnen.

Es gilt als gesichert, dass die kumulative UV-Exposition der Haut („UV-Lebenszeitkonto“) der wesentliche Risikofaktor für die Entstehung von dieser Form des Hautkrebses ist. Ihm gehen in der Regel aktinische Keratosen (AK) als Vorläuferläsionen voran. Hierbei handelt es sich um Krebsvorstufen, die bei gut der Hälfte der über 60-Jährigen vorhanden sind, die aber bei nur einem kleinen Teil der Betroffenen in ein Plattenepithelkarzinom übergehen. Leider ist noch nicht geklärt, welche Prozesse den Übergang von AK zu Plattenepithelkarzinom fördern. Im Gegensatz zu ihrer Rolle bei der Entstehung von Plattenepithelkarzinomen ist der Einfluss der UV-Strahlung auf das Voranschreiten der Erkrankung weit weniger gut erforscht. Die Aufklärung dieser Zusammenhänge ist wichtig, da AKs oft unerkannt oder so großflächig vorliegen (‚Feldkanzerisierung’), dass sie nicht behandelt werden (können). Sofern eine zusätzliche UV-Exposition die Weiterentwicklung von Krebsvorstufen zum invasiven und metastasierenden Plattenepithelkarzinom führt, wäre ein konsequenter UV-Schutz eine sinnvolle Maßnahme, um das Fortschreiten der Erkrankung zu verhindern.

Das Projekt untersucht die UV-induzierte Veränderung der Entzündungsreaktion (Inflammation), da die Entzündungsreaktion sowohl die UV-induzierte Immunsuppression verstärkt als auch zu einer genetischen Instabilität der Tumorzellen führen kann. Zielsetzung des beantragten Projektes ist es, zu erkennen, welchen Effekt eine weitere UV-Bestrahlung auf die Tumorzellen selbst, aber auch auf eine wesentliche Gruppe der Entzündungszellen (die Makrophagen) hat. Hier wird das Augenmerk insbesondere auf epigenetischen Veränderungen liegen, sowie auf der Frage, ob eine wechselseitige Interaktion von Tumorzellen und Makrophagen existiert.

Prof. Dr. Dr. Jürgen Becker                                                                                    Dr. Rüdiger Greinert

      Institut für Translationale Hautkrebsforschung Essen                                       Hautkrebszentrum Buxtehude

Das maligne Melanom (MM) ist für ca. 80 Prozent der durch Hautkrebs verursachten Todesfälle verantwortlich und gehört somit zu den bösartigsten Tumoren. Obwohl die Melanomforschung in den letzten Jahren bahnbrechende Behandlungserfolge im Bereich der sogenannten „zielgerichteten, personalisierten Therapie“, wie z. B. beim Einsatz von BRAF Inhibitoren oder bei der Blockierung sogenannter „mmune-heckpoints“ verzeichnen konnte, stellt die Besiedelung des Zentralen Nervensystems durch Melanomzellen und die folgende Ausbildung von Makrometastasen weiterhin ein großes Problem dar, welches sowohl die Lebensqualität als auch das Gesamtüberleben der Patienten entscheidend beeinflusst. Circa 20 % der Melanompatienten zeigen bereits bei Erstvorstellung etablierte Hirnmetastasen (HM), über 50 % der Stadium-IV-Patienten entwickeln diese im Krankheitsverlauf und bei über 75 % der an MM verstorbenen Patienten können HM nachgewiesen werden. Melanompatienten mit zerebralen Metastasen zeigen eine signifikant verringerte Überlebensrate von nur 17-22 Wochen, sodass die Entwicklung von HM daher die häufigste Todesursache darstellt. Bisher ist nur wenig darüber bekannt, welche molekularen Signalwege oder Mutationen in Melanomzellen das Durchdringen der Blut-Hirn-Schranke und die Infiltration des Gehirns durch Tumorzellen steuern. Es ist daher von entscheidender Wichtigkeit, die Besiedelung des Gehirns durch Melanomzellen anhand präklinischer Modelle zu untersuchen, zerebrale Metastasen vergleichend zu nicht-zerebralen Metastasen des gleichen Melanompatienten tumorgenetisch zu analysieren und die daraus resultierende klinische Relevanz im MM zu definieren.

                                            Dr. Iris Helfrich

                                  Universitätsklinikum Essen

Trotz jüngster Erfolge in der zielgerichteten Therapie des malignen Melanoms ist eine Heilung von Patienten im Stadium der Organmetastasierung noch in weiter Ferne. Ein Grund hierfür ist die notorische Plastizität, Tumorheterogenität und Therapieresistenz dieser Krebsart. Es wird zunehmend klar, dass einzelne Melanomzellen Strategien entwickeln können, Chemotherapien, aber auch zielgerichtete Medikamente zu umgehen. Manche Melanomzellen besitzen eine intrinsische Therapieresistenz, die sie bereits gegen den Erstkontakt mit Medikamenten schützt. Neben bestimmten genetischen Prädispositionen, wie z. B. aktivierenden Mutationen in MEK, kann diese Resistenzform aber auch rein phänotypischer Natur sein. Dies bedeutet: Therapieresistenz im Melanom kann unabhängig vom Melanomgenotyp auftreten und beispielsweise, wie wir kürzlich zeigten, auf einer gesteigerten Nutzung der mitochondrialen ATP-Synthese (oxidative Phosphorylierung, OXPHOS) basieren. Es scheint, dass dieser OXPHOS-dominierte Phänotyp mit einer Absenkung der Zellzyklustaktung (sogenannte langsam proliferierende Zellen: „slow-cycling cells“) verlinkt ist. Im Rahmen der beantragten Anschubfinanzierung planen wir die Evaluation dieser neu identifizierten intrinsischen und metabolischen Resistenzmarker im malignen Melanom hinsichtlich ihrer prädiktiven Aussagekraft für das Therapieansprechen. Die Durchführung der Experimente gründet auf der Analyse primärer Melanomzelllinien und Tumorgewebe von Patienten aus der ADO-Studie ChemosensMM (ebenfalls gefördert durch die Hiege-Stiftung), für welche umfangreiche klinische Daten inklusive Therapieansprechen und Follow-up vorliegen. Dieses Vorhaben soll Grundstein sein für zukünftige translationale (Groß-)Projekte zur Etablierung neuer Applikationsschemata zielgerichteter Strategien (z.B. „on-off“-Intervalltherapie) zur Verzögerung der Therapieresistenz bzw. neuer Kombinationstherapien, die auch Zellsubpopulationen mit hohem Potenzial zur Tumorrepopulation einschließen.    

                                    Prof. Dr. Alexander Roesch

                                    Universitätsklinikum Essen

Das maligne Melanom ist wegen seines aggressiven Metastasierungsverhaltens die tödlichste Form des Hautkrebses. Die Hoffnung bei der Behandlung fortgeschrittener Melanome liegt in der Entwicklung neuer Therapiemöglichkeiten. Der mitogen-activated protein (MAP)-Kinase-Signalweg spielt aufgrund häufig vorkommender Treiber-Mutationen im BRAF- oder NRAS-Gen eine zentrale Rolle im Melanom und fördert durch unkontrollierte Aktivität das Wachstum und die Proliferation der Tumorzellen. Einige zielgerichtete Inhibitoren, die den MAPK-Weg blockieren, sind bereits in der Klinik zugelassen oder befinden sich in klinischen Studien. Dabei stellte sich heraus, dass die Kombination aus BRAF- und MEK-Inhibitoren eine wesentlich höhere Ansprech- und Überlebensrate bei den Patienten zeigte als die BRAF-Inhibitor-Monotherapie. Allerdings entsteht hier wie auch bei der Monotherapie eine hohe Rezidivrate, hervorgerufen durch erworbene Resistenz. Ziel dieses Projektes ist es, BRAF- und BRAF-/MEK-Inhibitor-resistente Melanomzellen mit BRAF- und MEK-Inhibitoren sowie einem ausgewählten dritten Inhibitor von spezifischen intrazellulären- oder Tyrosin-Kinasen zu behandeln und deren Auswirkung auf die resistenten Melanomzellen zu analysieren. Die molekularen Grundlagen von in diesen Versuchen aussichtsreichen Inhibitor-Kombinationen sollen dann weiter untersucht werden. Ihre Wirkung soll an Tumoren aus Patienten ex vivo oder im Mausmodell weiterführend getestet werden.

                                  Dipl.-Biochem. Saskia Graf

                              Universitätsklinikum München

Trotz großer Erfolge in der Entwicklung der Pharmakotherapie des malignen Melanoms in den letzten Jahren liegt die durchschnittliche 5-Jahres-Überlebensrate bei Patienten mit Fernmetastasen weiterhin bei unter 20 %. Vor allem interindividuelle Unterschiede in der Expression von Zielstrukturen sowie das Auftreten von Resistenzen gegenüber zielgerichteten Therapien beeinträchtigen den Therapieerfolg. Die Entwicklung von zuverlässigen Testverfahren, welche die individuelle Anfälligkeit für die Streuung von Tumorzellen aufzeigen, sowie die Entwicklung von individualisierten Therapien sind daher unumgänglich. Zirkulierende Tumorzellen (CTCs) sind Krebszellen, die sich vom Tumor gelöst haben und systemisch über das Blut- oder Lymphsystem verteilt werden. Neben ihrer Anwendung als prognostischer Marker verspricht die detaillierte Analyse und Charakterisierung der Zellen in Zukunft die individuelle Anpassung der Pharmakotherapie an den Phänotyp von patienteneigenen CTCs. Für die Therapie des malignen Melanoms scheint dies von besonderem Interesse zu sein, da gezeigt werden konnte, dass beispielsweise der BRAF-Status der metastatischen Läsion nicht immer dem Mutationsstatus des Primärtumors entspricht. CTCs im Rahmen einer „liquid biopsy“ könnten somit durch die frühzeitige Detektion von BRAF-negativen Zellen sowie alternativer Resistenzmechanismen einen entscheidenden Beitrag zur rationalen Therapieentscheidung beim malignen Melanom leisten. Ziel des vorliegenden Forschungsantrages ist es daher, anhand von CTCs die Entwicklung der klonalen Heterogenität von Melanomzellen im Verlauf der BRAF-Kinaseinhibitor Resistenzentwicklung zu charakterisieren. Die Etablierung von CTC-Zelllinien soll die detaillierte In-vitro-Charakterisierung der Zellen ermöglichen. Zudem werden völlig neuartige Erkenntnisse bezüglich der Entwicklung von BRAF-Kinaseinhibitor-Resistenzen aus der RNA-Sequenzierung von CTCs im klinischen Verlauf erwartet. Es wird erwartet, dass die in diesem Forschungsprojekt erlangten Daten einen entscheidenden Beitrag zur Etablierung von CTCs bei der individualisierten Therapie des malignen Melanoms leisten.

                                     Prof. Dr. Klaus Pantel                                                                                 Dr. Katharina Röck 

                                                                               Universitätsklinikum Eppendorf, Hamburg