Entwicklung neuer Survivin-kodierender DNA-Impfstoffe und Impfstrategien zur Anti-Neuroblastom-Immuntherapie

• Applicant: Dr. Stefan Fest
• Subject Area: Pediatric and Adolescent Medicine
• Term: from 2007 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 60127139

• Final Report Year: 2011

Final Report Abstract

Hauptziel war es, für neue Survivin-kodierende DNA-Impfstoffe eine klinisch praktikable Impfstrategie zu entwickeln, die sicher und effizient genug ist, eine Immunantwort gegen das Neuroblastom, dem häufigsten solidem Extrakranialtumor im Kindesalter, zu induzieren. Wir konnten die Wirksamkeit eines immuntherapeutischen Ansatzes durch prophylaktisches Impfen mit neu generierten Survivin-DNA-Impfstoffen im syngenen Mausmodell für das Neuroblastom belegen. Die in unserem Modell erfolgreich praktizierte orale Schluckimpfung mit attenuierten DNA-transfizierten Salmonella typhimurium galt es in dieser Arbeit im therapeutischen Versuchsaufbau zu prüfen, Wirkmechanismen und Nebenwirkungen zu charakterisieren und im Hinblick auf eine zukünftige klinische Anwendung in deren Wirksamkeit insbesondere mit alternativen Impfstrategien zu vergleichen. Wir konnten hier die therapeutische Wirksamkeit unseres Survivin-DNA-Impfstoffs (pUS-high, Survivin-Minigen) nachweisen. Gegenüber der Kontrollgruppe (pU, mock) fanden wir bei 50% der Mäuse eine komplette Eradikation des Neuroblastom-Primärmmors. Zusätzlich ließ sich keine signifikante Hemmung der Wundheilimg und der Hämatopoese, als Ausdruck eines geringen Nebenwirkungsgrades, insbesondere nach dem Impfen mit pUS-high, feststellen. Die Wirksamkeit alternativer DNA-Vakzinienmgskonzepte (gene gun, DC-Applikation) blieb jedoch deutlich hinter der der oralen Schluckimpfung mit attenuierten Salmonella typhimurium zurück. Eine wirksame signifikante Hemmung des primären Tumorwachstums konnten wir allein nach s.c. Injektion DNA-transfizierter dendritischer Zellen (DCs) beobachten, eine Methode deren Effizienz entscheidend vom Transfektionserfolg und der Qualität der generierten DC abhängt und von daher für die Zukunft durch Optimierungen noch Raum für Verbesserungen offen lässt. So fanden wir, dass beispielsweise die Moleküle Galektin-1 und Hämoxygenase-1 entscheidenden Einfluss auf den Reifeprozess von DC ausüben. Die Anwendung der gene gun als weitere Alternativmethode der DNA-Applikation hat ergeben, dass wir zwar zelluläre Immunantworten gegen das Neuroblastom induzieren konnten, diese aber zu keiner signifikanten Reduktion des Tumorwachstums führten. Hinsichtlich des Wirkmechanismus bei oraler Lebendimpfung mit Salmonellen fanden wir, dass die Depletion von CD8+ und nicht die von CD4+ T-Zellen zur Aufhebung der nachgewiesenen Impfstoff-vermittelten Tumorwachstumshemmung führte. Weiterhin war der Sekundärtumorwuchs um 80% reduziert gewesen nach erfolgreicher Eradikation des Primärtomors infolge oraler Salmonellen-Schluckimpfung mit pUS-high, was für die Ausbildung eines immunologischen Gedächtnisses spricht. Die Ergebnisse dieses Forschungsvorhabens belegen die therapeutische Wirksamkeit und Sicherheit von Survivin-DNA-Impfstoffen beim Einsatz gegen das Neuroblastom und weisen die orale Salmonellen-Schluckimpfung als derzeit präklinisch wirksamste Methode der DNA-Impfstoffapplikation aus.

Publications

• A novel survivin minigene DNA vaccine encoding for survivin-derived peptides with superior MHC class I Binding affinities is effective against neuroblastoma. Advances in Neuroblastoma Research 2008, Chiba, Japan, May 21 - 24, 2008
  S. Fest, N. Huebener, M. Bleeke, T. Durmus, A. Stermann, A. Woehler, A.C. Zenclussen, E. Michalsky, I.S. Jaeger, R. Preissner, G. Gaedicke, R. Xiang, R.A. Reisfeld, H.N. Lode
  
• A novel survivin minigene DNA vaccine induces an effective anti-neuroblastoma immune response. 44. Jahrestagung für pädiatrische Forschung, Göttingen, 21.-22. Februar, 2008
  S. Fest, N. Huebener, G. Gaedicke, H.N. Lode
  
• A novel survivin minigene DNA vaccine is effective against neuroblastoma. 40th Congress of SIOP (International Society of Pediatric Oncology), October 2nd - 6th, 2008, Berlin, Germany
  S. Fest, N. Huebener, O. Hohn, M. Bleeke, A. Stermann, B. Baykan, E. Michalsky, I.S. Jaeger, R. Preissner, G. Gaedicke, B. Schraven, A. Zenclussen, G. Jorch, R.A. Reisfeld, H.N. Lode
  
• A rationally designed tyrosine hydroxylase DNA vaccine induces specific antineuroblastoma immunity. Mol Cancer Ther. 2008 Jul;7(7):2241-51
  Huebener N, Fest S, Strandsby A, Michalsky E, Preissner R, Zeng Y, Gaedicke G, Lode HN
  
• Survivin minigene DNA vaccination induces an effective CD8+ T cell response against neuroblastoma. AACR, 99th annual meeting, San Diego, CA, April 12th - 16th, 2008. Proceedings of the American Association of Cancer Research, Vol. 49, 2008
  S. Fest. N. Huebener, M. Bleeke, T. Durmus, A. Stermann, A.C. Zenclussen, E. Michalsky, I.S. Jaeger, G. Gaedicke, R.A. Reisfeld, H.N. Lode
  
• A novel survivin minigene DNA vaccine is effective against neuroblastoma, Int. J. Cancer. 2009 Jul 1;125(1):104-14
  Fest S, Huebener N, Bleeke M, Durmus T, Stermann A, Woehler A, Baykan B, Zenclussen A, Michalsky E, Jaeger I, Preissner R, Weixler S, Gaedicke G, Lode HN
  
• DNA vaccination against neuroblastoma, Instituto de Biología y Medicina Experimental, Vuelta de Obligado 2490, Buenos Aires, Argentina
  S. Fest
  
• SPOT-synthesis improved antigenicity of GD2 peptide mimotope vaccine in syngeneic model for neuroblastoma. EJC 2009 Nov;45(16):2915-21
  Bleeke M and Fest S, Huebener N, Durmus T, Zenclussen A, Volkmer-Eggert R, Landgraf C, Jaeger I, Gaedicke G, Lode HN
  
• Xenogeneic immunization with human tyrosine hydroxylase DNA vaccine suppresses growth of established neuroblastoma. Mol Cancer Ther. 2009 Aug;8(8):2392-401
  Huebener N, Fest S, Hilt K, Schramm A, Eggert A, Durmus T, Wohler A, Stermann A, Bleeke M, Baykan B, Weixler S, Gaedicke G, Lode HN
  
• A novel lentiviral-transduced dendritic cell vaccine targeting the surviving antigen is effective against neuroblastoma; Advances in Neuroblastoma Research 2010, Stockholm, Sweden, 21.-24.06.2010
  E. Berger, Lode HN, Zenclussen A, Schraven B, Jorch G, Fest S
  
• DNA vaccination against neuroblastoma. Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, New York City, USA, 09.09.2010
  S Fest
  
• Galectin-1 modulates immune response towards a state of tolerance in neuroblastoma. Advances in Neuroblastoma Research 2010, Stockholm, Sweden, 21-24.06.2010
  R Soldati, Berger E, Zenclussen AC, Jorch G, Salatino M, Rabinovich G, Fest S
  
• Galectin-1 modulates tolerance in neuroblastoma. Advances in Neuroblastoma Research 2010, Stockholm, Sweden, 21.-24.06.2010
  R Soldati, Berger E, Zenclussen AC, Jorch G, Salatino M, Rabinovich G, Fest S
  
• Lentiviral transduced dendritic cells targeting survivin antigen are effective to induce anti-neuroblastoma immune reponse. AACR Conference on Tumor Immunology: Basic and Clinical Advances, Miami Beach, Florida, November 30-December 3, 2010
  E. Berger, Lode HN, Soldati R, Zenclussen AC, Jorch G, Fest S
  
• The role of heme oxygenase-1 as a modulator of the anti-neuroblastoma immune response. AACR Conference on Tumor Immunology: Basic and Clinical Advances, Miami Beach, Florida, November 30-December 3, 2010
  R Soldati, Berger E, Zenclussen AC, Jorch G, Fest S
  
• Die Rolle von Hämoxygenase-1 als Modulator der Immunantwort beim Neuroblastom. Jahrestagung der Sächsisch-Thüringischen Gesellschaft für Kinder- und Jugendmedizin und Kinderchirurgie, Gera, Germany, 01.04.2011 bis 02.04.2011
  R Soldati, Berger E, Zenclussen AC, Kilz J, Jorch G, Schraven B, Fest S
  
• Galektin-1 induziert immunologische Toleranz beim Neuroblastom. Jahrestagung der Sächsisch-Thüringischen Gesellschaft für Kinder- und Jugendmedizin und Kinderchirurgie, Gera, Germany, 01.04.2011 bis 02.04.2011
  R Soldati, Berger E, Zenclussen AC, Pfeil N, Jorch G, Schraven B, Salatino M, Rabinovich G, Fest S