Forscher charakterisieren die Immunlandschaft bei Krebs

Wissenschaftler haben ein detailliertes Verständnis der Immunreaktionen bei Krebs vorgelegt. Ihre Studie geht neue Wege, indem sie Daten von 1000 Tumoren bei 10 Krebsarten verwendet. Dabei ist sie die erste, die DNA, RNA und Proteomik kombiniert und so die komplizierten Wechselwirkungen von Immunzellen in Tumoren aufdeckt. 

Beteiligt waren Forschende der Icahn School of Medicine am Mount Sinai Health System, New York, in Zusammenarbeit mit dem Clinical Proteomic Tumor Analysis Consortium (CPTAC) der National Institutes of Health, das auch die Daten lieferte, dem MD Anderson Cancer Center der University of Texas in Houston, dem Sylvester Comprehensive Cancer Center an der University of Miami Miller School of Medicine (alle in den USA angesiedelt) und andere.

„Wir wollten unser Verständnis der Mechanismen verbessern, die der funktionellen Beeinträchtigung der Immunantwort in Tumoren zugrunde liegen. Durch die genaue Untersuchung von Genen und Proteinen im Tumorgewebe entdeckten wir verschiedene Muster bei der Aktivierung und Unterdrückung des Immunsystems“, sagt Dr. Pei Wang, Professor für Genetik und Genomwissenschaften am Icahn Mount Sinai und der Seniorautor des Artikels. „Unser Ziel bei der Aufklärung dieser verschiedenen Immunsubtypen besteht darin, Ärzten dabei zu helfen, Patientengruppen zu identifizieren, die besser auf eine Immuntherapie ansprechen. Die Aufdeckung der spezifischen Signalwege und zellulären Schalter für jeden Subtyp kann auch neue und kreative Wege zur Entwicklung von Behandlungen eröffnen.“

„Jede Art von Immunantwort war mit Veränderungen in den Genfunktionen verbunden, etwa wie Gene verändert werden, welche Nachrichten sie senden und welche Proteine sie produzieren. Durch die Bereitstellung eines umfassenden molekularen Fingerabdrucks der Immunantwort bei Krebs wird erwartet, dass diese Studie dazu beiträgt, die Entwicklung zukünftiger Immuntherapie-Strategien zu erleichtern“, sagt Dr. Francesca Petralia, Assistenzprofessorin für Genetik und Genomwissenschaften am Icahn Mount Sinai und Erstautorin des Artikels.

Ein wichtiges Ergebnis war, dass von den sieben Subtypen, die durch fortgeschrittene statistische Modelle identifiziert wurden, fünf Tumoren von zehn verschiedenen Krebsarten umfassten, was auf gemeinsame Immunreaktionen dieser Tumoren hindeutet.

„Wenn wir verbreitete Immunreaktionen und ähnliche Muster im Verhalten von Zellen bei verschiedenen Krebsarten innerhalb derselben Immungruppe sehen, deutet das darauf hin, dass bestimmte Behandlungen, die das Immunsystem stärken, bei vielen Krebsarten gut wirken könnten“, sagt Wang.

Ein neuer Aspekt der Forschung ergibt sich aus den detaillierten phosphoproteomischen Daten, die für mehr als 1000 Tumoren generiert wurden. Anhand dieser Daten können Forschende sehen, wie Proteine verändert werden. „Durch die Erstellung phosphoproteomischer Profile von mehr als 1000 Pan-Krebs-Tumoren konnten wir rechnerisch eine Reihe wichtiger neuer Wirkstoffziele entdecken“, sagt Prof. Avi Ma’ayan, Pharmacological Sciences und Direktor des Mount Sinai Center for Bioinformatics und Seniorautor des Artikels. „Durch die gezielte Bekämpfung ausgewählter Kinasen mit kleinen Molekülen oder anderen Mitteln können wir möglicherweise Tumore, die nicht auf Immuntherapien ansprechen, in Tumore umwandeln, die besser auf die Immuntherapie ansprechen.“

Im Rahmen der Forschung zeigte ein Tool mit Maschinellem Lernen, das auf digitale Pathologiebilder angewendet wurde, auch Korrelationen zwischen verschiedenen Arten von Immunreaktionen und dem Vorhandensein bestimmter Immunzellen und verbesserte so das Verständnis des Milieus in Tumoren und in ihrer Umgebung.

Als nächstes planen die Forscher, ihre Ergebnisse weiter zu validieren und Erkenntnisse aus laufenden klinischen Studien mit Schwerpunkt auf Immuntherapien zu nutzen. Diese Bemühungen zielen darauf ab, die Entwicklung von Biomarker-Panels für das Ansprechen auf die Behandlung zu optimieren und verbesserte Behandlungsstrategien zu identifizieren. Im Rahmen von CPTAC sind gemeinsame Anstrengungen im Gange, darunter eine proteogenomische Studie zu den molekularen Mechanismen, die dem Ansprechen auf Immuncheckpoint-Behandlungen bei Melanom-Patienten zugrunde liegen.