Targeting cytosolic helicases with modified siRNA for immunotherapy of hepatocellular carcinoma
Final Report Abstract
Das HCC ist eine aggressive Krebserkrankung mit schlechter Prognose. Immuntherapeutische Ansätze, wie der Einsatz von Checkpoint-Inhibitoren, geben Anlass zur Hoffnung, dass durch Aktivierung des Immunsystems eine effektive Tumorkontrolle erzielt werden kann. In unserem Forschungsprojekt konnten wir die zytosolische Helikase RIG-I, einen Immunrezeptor für virale RNA, als Zielstruktur für die Immuntherapie des HCC in humanen und murinen Tumorzellen erfolgreich validieren. 100% der 239 untersuchten humanen HCC Gewebeproben zeigten immunhistochemisch eine mehr oder weniger stark ausgeprägte RIG-I Expression. Zur Überprüfung der Funktionalität des RIG-I Signalwegs wurde die Synthese von 5’-Triphophat-modifizierten RNA-Molekülen (ppp-RNA), die Liganden von RIG-I darstellen, optimiert und humane und murine Tumorzelllinien mit unterschiedlich modifizierten ppp-RNA behandelt. Es resultierte in allen Zellen eine effektive Synthese von Typ-I IFN und des Chemokins CXCL10 und eine vermehrte Expression von MHC-I Molekülen sowie des Todesrezeptors Fas (CD95). Darüberhinaus wurde intrinsischer Zelltod in den HCC Zellen induziert. Hairpin-ppp-RNA zeigten sich diesbezüglich effektiver als Doppelstrang-ppp-RNA. Zudem wurden bifunktionelle ppp-siRNA Moleküle generiert, die RNAi-vermittelte Genexpressionshemmung von Tumortargets (wie die im HCC überexprimierte Tyrosinkinase c-MET oder der Zellzyklusregulator PLK-1) mit RIG-I Aktivierung in einem Molekül kombinieren. Hierdurch ließen sich sowohl in vitro als auch in vivo additive Effekte bezüglich Tumorzelltod erzielen. Zudem ermöglicht diese Technologie einen individualisierten Therapieansatz durch die vielseitigen Möglichkeiten der RNAi-vermittelten Genexpressionshemmung, wie z.B. von mutierten Onkogenen. In vivo zeigte eine ppp-RNA-basierte Immuntherapie in verschiedenen murinen HCC- Modellen eine effektive Tumorkontrolle mit Überlebensverlängerung und in einigen Fällen sogar Tumorabstoßung. Dieser Effekt war T-Zell-vermittelt, was auf eine adaptive Immunantwort gegen den Tumor hindeutet. Die Therapie wurde im Allgemeinen gut vertragen und es zeigte sich auch nach wiederholter Anwendung keine nennenswerte Hepato- oder Nephrotoxizität. In aktuellen Untersuchungen konnten wir zudem zeigen, dass durch eine Kombination der RNA-basierten Therapie mit anti-PD-1 Antikörpern (Checkpoint-Inhibitoren) die Therapieeffizienz noch weiter gesteigert werden kann. Welche Signalwege in den Tumorzellen für den Therapieeffekt verantwortlich sind, ist Gegenstand aktueller Untersuchungen. Unsere Befunde bilden die Grundlage für weitere präklinische Untersuchungen zum Einsatz von RLH-Liganden in der Immuntherapie des HCC, um letztlich die Therapieoptionen für Patienten mit HCC zu erweitern.
Publications
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Targeting RIG-I with 5’ppp-modified RNA for immunotherapy of hepatocellular carcinoma (HCC); 42. Jahrestagung der Gesellschaft für Gastroenterologie in Bayern; October 2014; Abstract
Posselt L., Lazic I., Boehmer D., Funk A, Kirchleitner S., Hoffmann S., Adunka T., Endres S., Düwell P., Rothenfusser S., Schnurr M.
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Targeting RIG-I with 5’ppp-modified RNA for immunotherapy of hepatocellular carcinoma (HCC); ImmunoFest Munich 2014; September 2014; Abstract
Posselt L., Lazic I., Boehmer D., Funk A, Kirchleitner S., Hoffmann S., Adunka T., Endres S., Düwell P., Rothenfusser S., Schnurr M.
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Cellular Uptake of Tile-Assembled DNA Nanotubes. 2015. Nanomaterials;5:47-60
Kocabey S, Meinl H, MacPherson IS, Cassinelli V, Manetto A, Rothenfusser S, Liedl T, Lichtenegger FS
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Noncanonical pathways of ppp- RNA-induced tumor cell death; TOLL 2015 Meeting; September/October 2015; Abstract
Böhmer D., Koenig L., Posselt L., Duewell P., Schnurr M.
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RIG-I based immunotherapy of hepatocellular carcinoma (HCC); CIMT Annual Meeting 2015; May 2015; Abstract
Posselt L., Lazic I., Boehmer D., Hoffmann s., Duewell P., Koenig L., Endres S., Rothenfusser S., Schnurr M.;
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RIG-I-basierte Immuntherapie des Hepatozellulären Karzinoms; DGVS-Kongress - Viszeralmedizin 2015; September 2015
Böhmer D., Posselt L., Lazic I., König L., Endres S., Duewell P., Mayr D., De Toni E., Rothenfusser S., Schnurr M.
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Strategies to relieve immunosuppression in pancreatic cancer. 2015. Immunotherapy;7:363-376
Schnurr M, Duewell P, Bauer C, Rothenfusser S, Lauber K, Endres S, Kobold S
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Therapy of Hepatocellular carcinoma (HCC) targeting RIG-I with 5´ppp-RNA; TOLL 2015 Meeting; September/October 2015; Abstract
Posselt L., Lazic I., Boehmer D., Hoffmann s., Duewell P., Endres S., Rothenfusser S., Schnurr M., Koenig L.
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Therapy of hepatocellular carcinoma (HCC) with immunostimulatory RNA activating RIG-I; The Immunotherapy of Cancer Conference 2015; March 2015; Abstract
Posselt L., Lazic I., Boehmer D., Hoffmann S., Endres S., Duewell P., Rothenfusser S., Schnurr M.
