Etablierung eines Exosomen-basierten "liquid Biomarkers" zur Erkennung von Tumoraktivität und Früherkennung von Rezidiven in Plattenepithelkarzinomen des Kopf- und Halses

• Antragstellerin: Professorin Dr. Marie-Nicole Theodoraki
• Fachliche Zuordnung: Hals-Nasen-Ohrenheilkunde, Phoniatrie und Audiologie
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 408387821

Kopf-Hals-Tumore (KHT) sind stark immunsuppressive Malignitäten, wozu Exosomen bedeutend beitragen. Exosomen sind die kleinsten extrazellulären Vesikel, die von allen Zellen abgegeben werden und der interzellulären Kommunikation dienen. KHT sind große Exosomen-Produzenten (Tumor-Exosomen = TEX) und TEX tragen immuninhibitorische Moleküle, z.B. PD-L1, Tumorantigene, Enzyme zur Produktion von immunsuppressivem Adenosin. Unsere bisherigen Studien zeigten, dass Exosomen Immunzellfunktionen ändern und Tumorwachstum fördern. Weiterhin zeigten wir, dass die molekulare Fracht von TEX die Eigenschaften der Eltern-Tumorzellen und den immunsuppressiven Status des Tumor-Mikromilieus widerspiegelt, während sie sich gleichzeitig signifikant von der exosomalen Fracht gesunder Kontrollen (GK) unterscheidet. Wir konnten verschiedene exosomale Moleküle identifizieren, die mit klinischen Daten korrelieren und das Potential von Exosomen als „liquid biopsy“ für Krankheitsstatus und Tumorprogression hervorheben. Zusätzlich konnte exosomale Information Patienten mit Rezidiv erkennen, bevor klinische Anzeichen sichtbar waren. Die bisher vielversprechendsten exosomalen Biomarker sind folgende:- Exosomale Proteinkonzentration- TEX/non-TEX Ratio- Oberflächenlevel von PD-L1, OX40-L, OX-40, CTLA-4 und CD16- Ausgewählte miRNAs und mRNAs- Adenosin-Produktion und Inhibition zytotoxischer T Zellen durch ExosomenDas Ziel unseres Projekts ist, diese einzelnen Biomarker zu einer standardisierten, sensitiven und spezifischen Exosomen-basierten „liquid biopsy“ für KHT zu kombinieren, um eine simple und atraumatische Bestimmung der Krankheitsaktivität und eine Rezidiv-Früherkennung zu ermöglichen. Dazu wird Blut einer großen Kohorte von n = 100 neu diagnostizierten, behandlungsnaiven KHT-Patienten und n = 100 GK gesammelt. Nach informiertem Einverständnis wird prospektiv bei Diagnose sowie alle drei Monate bis zu einem Zeitpunkt von zwei Jahren Blut von KHT-Patienten abgenommen. Plasma-Exosomen werden dann einfach-verblindet zu folgenden Zielen und Methoden analysiert:- Überwachung der Diagnose und Nachsorge: Messung der Proteinkonzentration, Bead-basierte Durchflusszytometrie, RT-PCR- Überwachung des immunsuppressiven Status: In vitro Co-Inkubation von T Zellen mit Exosomen gefolgt von Massenspektrometrie (Adenosin-Produktion) und Durchflusszytometrie (T Zell-Aktivität)- Konstruktion eines Algorithmus, um die aussagekräftigste Kombination der genannten Biomarker mit den geringsten notwendigen Einzel-Biomarkern zu erstellenUnser Ziel ist die Entwicklung einer Exosomen-basierten „liquid biopsy“ auf RNA-, Protein- und funktioneller Ebene mit höchster Sensitivität und Spezifität für den langfristigen Einsatz in der klinischen KHT-Diagnostik sowie in der Nachsorge zur Früherkennung eines Rezidivs.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professor Dr. Edwin Jackson; Professorin Theresa L. Whiteside, Ph.D.