Mechanismen der Entstehung einer Überlebensnische für Lymphomzellen in sekundären lymphatischen Organen
Immunologie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Lymphom- und Leukämiezellen benötigen für ihr Wachstum eine Umgebung, die sie einerseits vor Angriffen des Immunsystems schützt, andererseits aber auch Nährstoffe und Wachstumsreize für die Zellteilung oder den Schutz vor dem gerichteten Zelltod bereitstellt. Eine solche Umgebung stellen für die chronisch lymphatische Leukämie (CLL) vor allem Milz und Lymphknoten dar. Hier nisten sich die Tumorzellen gemäß ihrer Abstammung von gesunden B Lymphozyten in bestimmten Nischen ein, außerhalb dieser Nischen können Leukämiezellen meist nicht überleben. Daher müssen die Umgebungsbedingungen stimmen, um die Erkrankung über die genetische Veränderung hinaus auch klinisch beginnen und vor allem fortschreiten zu lassen. In der Zellkuturschale ist es sehr schwierig, die komplexe Umgebung im Menschen nachzuahmen und es lassen sich nur wenige pro-Tumor Einflussfaktoren untersuchen. Deshalb haben wir ein Mausmodell einer CLL angewendet. Der Eµ-Tcl1 transgene Mausstamm ahmt zuverlässig die Entwicklung einer CLL im Menschen in vielen Aspekten nach. In einem solchen Modell haben wir die von der Mikroumgebung der Milz ausgehenden Wachstumsbedingungen für die CLL analysiert und Ansätze für eine auf das sogenannte Stroma ausgerichtete Therapie entwickelt. Eine zentrale Entdeckung war der Nachweis der vom Chemokinrezeptor CXCR5 und seinem Liganden CXCL13-geleiteten Einwanderung der Leukämiezellen in den B-Zellfollikel in der Milz. Hier erhalten die malignen B-Zellen Wachstumsimpulse durch Follikuläre Dendritische Zellen (FDC), umgekehrt führt der Kontakt mit Tumorzellen auch zur Aufrechterhaltung bzw. Neuausbildung dieser komplexen Zellstrukturen etwa bei Zuständen einer minimalen Resterkrankung. Fehlt der CXCR5 Rezeptor auf Tumorzellen, so akkumulieren diese in der Marginalzone (MZ) der Milz, wo sie zwar überleben, jedoch weniger Zellteilung machen. Neben den genetischen pro-tumorigenen Veränderungen konnten wir zeigen, dass auch die Mikroumgebung einen starken Einfluss auf Genexpressionsprogramme ausübt. Hatten die CXCR5-positiven Leukämiezellen einen ungehinderten Zugang zu den FDCs im Follikel, so zeigten sie charakteristische phänotypische Marker und Genexpressionen von follikulären B Zellen; demgegenüber wiesen die CXCR5-defizienten Leukämiezellen in der MZ Marker der MZ B Zellen auf. Mittels Genexpressionsanalyse konnten wir nachweisen, dass die Ansiedlung von Eµ-Tcl1 Leukämiezellen in der Milz zu charakteristischen Veränderungen im Stroma führte. Hervorstechend war die Anhäufung myleoischer Zellen und deren veränderte Differenzierung. Für Makrophagen ließ sich eine M2 Polarisierung sowie eine Retentionsfunktion aufzeigen, d.h. Makrophagen hielten die zirkulierenden Tumorzellen in der MZ der Milz länger zurück. Eine direkte Tumor-induzierte Änderung der Differenzierung wiesen wir für neutrophile Granulozyten nach, diese bezeichneten wir entsprechend eines humanen Homologs als Neutrophile B Helferzellen (NBH). Umgekehrt sezernierten diese Granulozyten B-Zell Wachstumsfaktoren und trugen somit zum Tumorwachstum bei. Aus dieser Dissektion der Tumor-Stroma Interaktionen leiteten wir neue therapeutische Angriffspunkte ab. Als Nachweis der von der Umgebung abhängigen Wachstumsimpulse zeigte sich nach Antikörper-vermittelter Verdrängung aus Follikel und Marginalzone eine stark reduzierte Tumorzellteilung. Zur Verhinderung der Ausbildung eines FDC-Netzwerkes, etwa bei minimaler Resterkrankung, inhibierten wir den LTβ-Rezeptor Signalweg. Dieser Signalweg beruht einerseits auf der Expression des Rezeptors auf FDCs und seinen Vorläuferzellen, andererseits steuern Leukämiezellen die Liganden bei. Die therapeutische Blockade der FDC-Funktion verlangsamte das Leukämiewachstum in der Milz eindrücklich, so dass wir eine komplementäre Nutzung der auf das Stroma-gerichteten Therapien zusammen mit den auf Tumorzellen selbst gerichteten Pharmakotherapien empfehlen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2014). Access to follicular dendritic cells is a pivotal step in murine chronic lymphocytic leukemia B cell activation and proliferation. Cancer Discov 4:1448
Heinig, K., Gätjen, M., Grau, M., Stache, V., Anagnostopoulos, I., Gerlach, K., Niesner, R.A., Cseresnyes, Z., Hauser, A.E., Lenz, P., Hehlgans, T., Brink, R., Westermann, J., Dörken, B., Lipp, M., Lenz, G., Rehm, A., and Höpken, U.E.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1158/2159-8290.CD-14-0096) - (2016). Splenic marginal zone granulocytes acquire an accentuated neutrophil B-cell helper phenotype in chronic lymphocytic leukemia. Cancer Res. 15: 5253
Gätjen, M., Brand, F., Grau, M., Gerlach, K., Kettritz, R., Westermann, J., Anagnostopoulos, I., Lenz, P., Lenz, G., Höpken, U.E., Rehm, A.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-15-3486) - (2017). The splenic marginal zone shapes the phenotype of leukemia B cells and facilitates their nichespecific retention and survival. OncoImmunology; May 2;6(6):e1323155
Stache V, Verlaat L, Gätjen M, Heinig K, Westermann J, Rehm, A, Höpken UE
(Siehe online unter https://doi.org/10.1080/2162402X.2017.1323155)
