Zusammenhang zwischen den nächsten Nachbarn von Immunzellen und der Überlebenszeit bei Bauchspeicheldrüsenkrebs identifiziert

Forschende von Johns Hopkins Medicine haben entdeckt, dass die Organisation verschiedener Arten von Immunzellen in Bauchspeicheldrüsentumoren damit zusammenhängt, wie gut Patienten mit Bauchspeicheldrüsenkrebs auf die Behandlung ansprechen und wie lange sie überleben.

Die neuen Erkenntnisse, die am 16. September in „Cancer Research“ veröffentlicht wurden, könnten zu neuen Wegen zur Behandlung von Bauchspeicheldrüsenkrebs führen, der die höchste Sterblichkeitsrate aller häufigen Krebsarten aufweist.

„Die Kartierung der Position bestimmter mit einem Tumor assoziierter Immunzellen könnte ein neuer Biomarker sein, um das Überleben eines Patienten vorherzusagen“, sagt Dr. Aleksander Popel, Professor für Biomedizintechnik und Direktor des Labors für Systembiologie an der Johns Hopkins University School of Medicine und Mitglied des Johns Hopkins Sidney Kimmel Cancer Center. „Wir hoffen, dass unsere Ergebnisse nicht nur zu einem besseren grundlegenden Verständnis von Krebs führen, sondern auch das Potenzial haben, Klinikärzten, die Bauchspeicheldrüsenkrebs behandeln, eine prognostische Orientierungshilfe zu geben.“

Schätzungen des National Cancer Institute zufolge wird im Jahr 2022 bei >62.000 Amerikanern Bauchspeicheldrüsenkrebs diagnostiziert und fast 50.000 werden an der Krankheit sterben. Im Durchschnitt überleben nur etwa 10% der Menschen mit Bauchspeicheldrüsenkrebs 5 Jahre. Es ist schwierig vorherzusagen, welche Patienten am wahrscheinlichsten auf die wenigen verfügbaren Behandlungen ansprechen. Forschende suchen seit langem nach weiteren Werkzeugen – Zellen, Molekülen oder Genen –, die Patienten mit Bauchspeicheldrüsenkrebs nach dem Überleben stratifizieren.

In den letzten Jahren haben Wissenschaftler, die viele Krebsarten untersucht haben, die Bedeutung der Tumormikroumgebung entdeckt – der gutartigen Zellen, Moleküle und Blutgefäße, die Tumore umgeben. Ein Teil dieser Tumormikroumgebung sind Immunzellen. Einige haben die Fähigkeit, einen Tumor zur Zerstörung anzugreifen, während andere dem Tumor helfen, dem Immunsystem auszuweichen.

In früheren Untersuchungen zu Bauchspeicheldrüsenkrebs zählten die Forscher, wie viele Immunzellen in der Mikroumgebung des Tumors vorhanden sind und fanden keinen Zusammenhang mit den Ergebnissen der Patienten. Aber Popel und sein Doktorand Haoyang Mi stellten die Hypothese auf, dass die physische Anordnung von Immunzellen wichtiger sein könnte als die Gesamtzahl.

In der neuen Studie nutzen Popel, Mi und Mitarbeitende der Oregon Health & Science University eine Methode namens Multiplex-Immunhistochemie, um die Positionen von 27 verschiedenen Immunmolekülen in chirurgisch resezierten Tumoren von 45 Menschen mit duktalem Adenokarzinom des Pankreas – der häufigsten Form von Bauchspeicheldrüsenkrebs – zu lokalisieren. Die Patienten waren zu 52% Frauen, im Median 63,5 Jahre alt und wiesen sämtliche Krebsstadien auf, wobei sich der Krebs bei 41% der Teilnehmer auf ≥4 Lymphknoten ausgebreitet hatte.

Die Moleküle, die in verschiedenen Kombinationen auf der Oberfläche verschiedener Immunzelltypen gefunden wurden, entsprechen den relativen Positionen der Subtypen von Immunzellen.

Dann entwickelten sie neue Rechenalgorithmen, um zu analysieren, wie sich diese Zellen in Anzahl, Ort und Form zwischen Patienten unterschieden, die länger oder kürzer als die mediane Zeit von 619 Tagen überlebten.

„Mit den von uns entwickelten Computeransätzen haben wir nicht nur die Dichte jedes Zelltyps analysiert, sondern auch, wie sie in der räumlichen Architektur der Tumore miteinander interagieren“, sagt Erstautor Mi.

Die Forschenden entdeckten, dass unter den 22 Patienten, die kürzer als der Durchschnitt (Median 313 Tage) überlebten, Immunzellen namens IL-10+-Myelomonozyten tendenziell in der Nähe einer Ansammlung von Granzym-B+-CD8+-T-Zellen (oder zytotoxischen T-Lymphozyten) lokalisiert waren. Unter den 23 Patienten, die länger als der Durchschnitt überlebten (Median 832 Tage), waren dieselben Myelomonozyten stärker in der Nähe eines anderen T-Zelltyps gruppiert, der als PD-1+ CD4+ T-Zellen (oder aktivierte Helfer-T-Zellen) bekannt ist.

Angesichts dessen, was über die Funktion jeder dieser Immunzellen bekannt sei, machten die Ergebnisse Sinn, erläuterte Mi. Jeder Zelltyp wirkt auf einen anderen wie eine Bremse. Zytotoxische T-Lymphozyten produzieren ein Toxin, das Krebszellen abtöten kann. Jedoch könnten bei Kurzzeitüberlebenden die nahe gelegenen Myelomonozyten diese Fähigkeit blockieren, vermuten die Forschenden. Hingegen gehen sie bei Langzeitüberlebenden davon aus, dass die aktivierten Helfer-T-Zellen die Myelomonozyten ausschalten, was wiederum die zytotoxischen T-Lymphozyten den Krebs effektiver bekämpfen lässt.

Weitere Studien sind erforderlich, um diese Hypothesen dazu, wie die Zellen in der Mikroumgebung des Bauchspeicheldrüsentumors interagieren, zu überprüfen, und um festzustellen, ob die Ausrichtung auf einen der Zelltypen zu neuen Immuntherapien für Bauchspeicheldrüsenkrebs führen könnte, führten die Wissenschaftler weiter aus. Sie hoffen jedoch, dass zusätzliche Studien bestätigen werden, dass die Assoziation der Tumormikroumgebung mit dem Überleben prognostische Informationen für Klinikärzte liefert und potenziell Patienten zu bestimmten Behandlungen oder klinischen Studien lenken kann.

Die Forschung wurde von den National Institutes of Health, dem Knight Cancer Institute und dem OHSU-Brenden-Colson Center for Pancreatic Care unterstützt.