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
Unsiversitätsklinikum 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