Immunologisch basierte Wirkmechanismen der O3/O2-PP-Tumortherapie

Plattenepithelkarzinome des Kopf- und Halsbereiches (Head and Neck Squamous Cell Carcinomas (HNSCCs)) stellen weltweit die 6. häufigste Tumorerkrankung dar. Als etabliertes Tiermodell für HNSCC dient das aurikuläre VX2-Tumormodell des Weißen Neuseelandkaninchens (NZW). VX2-Tumoren ähneln HNSCCs in ihrer Morphologie, einem lymphogenen Metastasierungsverhalten und zeichnen sich, analog zu HPV-induzierten HNSCCs, durch eine virale Ätiologie aus. In dieser Arbeit wurde das VX2-Tumormodell genutzt, um den zugrundeliegenden Mechanismus der antitumorigenen Wirkung einer intraperitonealen Applikation von oxidativem Stress, in Form einer O3/O2-Pneumoperitoneum (O3/O2-PP) Behandlung, zu charakterisieren. Solide aurikuläre VX2-Tumoren wurden beim NZW-Kaninchen induziert. Bei Erreichen einer definierten Tumorgröße wurde die O3/O2-PP-Behandlung durchgeführt und die sich daraufhin regressiv bzw. progressiv entwickelnden Tumoren chirurgisch abgetragen. Die O3/O2-PP-Behandlung resultierte, verglichen mit einer Kontroll- (Sham-) Behandlung, in einer signifikant gesteigerten Regressionsrate der aurikulären VX2-Tumoren. Eine signifikant erhöhte Anzahl tumorinfiltrierender T-Lymphozyten (TILs) im Gewebe remittierender Tumoren konnte immunhistochemisch ermittelt werden. Molekularbiologische Analysen von immunologisch relevanten Faktoren zeigten eine Zunahme in den Expressionsspiegeln von Genen aus der Gruppe der Pattern-Recognition Receptors, inflammatorischen Mediatoren sowie Molekülen, die essentiell für die Antigenpräsentation und T-Zellaktivierung sind. Anhand von adoptiven Zelltransferexperimenten konnte der funktionelle Nachweis erbracht werden, dass sich in Tieren, die durch die O3/O2-PP-Behandlung den Tumor erfolgreich bekämpfen konnten, Gedächtniszellen gegen den VX2-Tumor entwickelten. Diese Zellen wurden durch den Transfer von PBL auf tumorkranke Empfängertiere übertragen und führten auch in diesen zu einer Tumorregression. Reimplantationsexperimente in geheilten Tieren bestätigten den Erwerb einer Tumorresistenz und die damit verbundene Präsenz von Gedächtniszellen gegen den VX2-Tumor. Untersuchungen zur Genexpression von epidermalen Wachstumsfaktor-Rezeptoren ergaben eine signifikant geringere Expression von EGFR, ErbB2 und ErbB3 in regressiven Tumoren. In situ Hybridisierungsanalysen, zur Lokalisation der Wachstumsfaktor-Rezeptoren, zeigten eine verstärkte Expression von EGFR in der Tumorfront und eine homogene Verteilung der ErbB2 und ErbB3 im gesamten Tumorgewebe. Die Daten untermauern die Annahme einer immunvermittelten Remission des VX2-Tumors durch intraperitoneal applizierten oxidativen Stress (O3/O2-PP) unter Hochregulation antitumorigener Immunantworten und Reduktion von Wachstumsfaktor-Rezeptoren im Tumorgewebe. Die intraperitoneale Applikation von oxidativem Stress könnte somit eine potentielle Krebsimmuntherapie im Sinne aktueller Therapieansätze darstellen, die eine Aktivierung isolierter TILs durch in vitro-Stimulation nicht mehr erforderlich macht. Die Analyse der O3/O2-induzierten intraperitonealen Wirkmechanismen könnte damit zur Entwicklung definierter Tumortherapien beitragen

CXCR2-Blocking Has Context-Sensitive Effects on Rat Glioblastoma Cell Line Outgrowth (S635) in an Organotypic Rat Brain Slice Culture Depending on Microglia-Depletion (PLX5622) and Dexamethasone Treatment

In glioblastoma (GBM), the interplay of different immune cell subtypes, cytokines, and/or drugs shows high context-dependencies. Interrelations between the routinely applied dexamethasone (Dex) and microglia remain elusive. Here, we exploited rat organotypic brain slice co-cultures (OBSC) to examine the effects on a rat GBM cell line (S635) outgrowth resulting from the presence of Dex and pretreatment with the colony-stimulating factor receptor 1 (CSF1-R) inhibitor PLX5622: in native OBSC (without PLX5622-pretreatment), a diminished S635 spheroid outgrowth was observable, whereas Dex-treatment enhanced outgrowth in this condition compared to PLX5622-pretreated OBSC. Screening the supernatants of our model with a proteome profiler, we found that CXCL2 was differentially secreted in a Dex- and PLX5622-dependent fashion. To analyze causal interrelations, we interrupted the CXCL2/CXCR2-axis: in the native OBSC condition, CXCR2-blocking resulted in increased outgrowth, in combination with Dex, we found potentiated outgrowth. No effect was found in the PLX5622-pretreated. Our method allowed us to study the influence of three different factors—dexamethasone, PLX5622, and CXCL2—in a well-controlled, simplified, and straight-forward mechanistic manner, and at the same time in a more realistic ex vivo scenario compared to in vitro studies. In our model, we showed a GBM outgrowth enhancing synergism between CXCR2-blocking and Dex-treatment in the native condition, which was levelled by PLX5622-pretreatment

Risk willingness in multiple system atrophy and Parkinson’s disease understanding patient preferences

Disease-modifying therapeutics in the α-synucleinopathies multiple system atrophy (MSA) and Parkinson’s Disease (PD) are in early phases of clinical testing. Involving patients’ preferences including therapy-associated risk willingness in initial stages of therapy development has been increasingly pursued in regulatory approval processes. In our study with 49 MSA and 38 PD patients, therapy-associated risk willingness was quantified using validated standard gamble scenarios for varying severities of potential drug or surgical side effects. Demonstrating a non-gaussian distribution, risk willingness varied markedly within, and between groups. MSA patients accepted a median 1% risk [interquartile range: 0.001–25%] of sudden death for a 99% [interquartile range: 99.999–75%] chance of cure, while PD patients reported a median 0.055% risk [interquartile range: 0.001–5%]. Contrary to our hypothesis, a considerable proportion of MSA patients, despite their substantially impaired quality of life, were not willing to accept increased therapy-associated risks. Satisfaction with life situation, emotional, and nonmotor disease burden were associated with MSA patients’ risk willingness in contrast to PD patients, for whom age, and disease duration were associated factors. An individual approach towards MSA and PD patients is crucial as direct inference from disease (stage) to therapy-associated risk willingness is not feasible. Such studies may be considered by regulatory agencies in their approval processes assisting with the weighting of safety aspects in a patient-centric manner. A systematic quantitative assessment of patients’ risk willingness and associated features may assist physicians in conducting individual consultations with patients who have MSA or PD by facilitating communication of risks and benefits of a treatment option

Immunologisch basierte Wirkmechanismen der O3/O2-PP-Tumortherapie

Plattenepithelkarzinome des Kopf- und Halsbereiches (Head and Neck Squamous Cell Carcinomas (HNSCCs)) stellen weltweit die 6. häufigste Tumorerkrankung dar. Als etabliertes Tiermodell für HNSCC dient das aurikuläre VX2-Tumormodell des Weißen Neuseelandkaninchens (NZW). VX2-Tumoren ähneln HNSCCs in ihrer Morphologie, einem lymphogenen Metastasierungsverhalten und zeichnen sich, analog zu HPV-induzierten HNSCCs, durch eine virale Ätiologie aus. In dieser Arbeit wurde das VX2-Tumormodell genutzt, um den zugrundeliegenden Mechanismus der antitumorigenen Wirkung einer intraperitonealen Applikation von oxidativem Stress, in Form einer O3/O2-Pneumoperitoneum (O3/O2-PP) Behandlung, zu charakterisieren. Solide aurikuläre VX2-Tumoren wurden beim NZW-Kaninchen induziert. Bei Erreichen einer definierten Tumorgröße wurde die O3/O2-PP-Behandlung durchgeführt und die sich daraufhin regressiv bzw. progressiv entwickelnden Tumoren chirurgisch abgetragen. Die O3/O2-PP-Behandlung resultierte, verglichen mit einer Kontroll- (Sham-) Behandlung, in einer signifikant gesteigerten Regressionsrate der aurikulären VX2-Tumoren. Eine signifikant erhöhte Anzahl tumorinfiltrierender T-Lymphozyten (TILs) im Gewebe remittierender Tumoren konnte immunhistochemisch ermittelt werden. Molekularbiologische Analysen von immunologisch relevanten Faktoren zeigten eine Zunahme in den Expressionsspiegeln von Genen aus der Gruppe der Pattern-Recognition Receptors, inflammatorischen Mediatoren sowie Molekülen, die essentiell für die Antigenpräsentation und T-Zellaktivierung sind. Anhand von adoptiven Zelltransferexperimenten konnte der funktionelle Nachweis erbracht werden, dass sich in Tieren, die durch die O3/O2-PP-Behandlung den Tumor erfolgreich bekämpfen konnten, Gedächtniszellen gegen den VX2-Tumor entwickelten. Diese Zellen wurden durch den Transfer von PBL auf tumorkranke Empfängertiere übertragen und führten auch in diesen zu einer Tumorregression. Reimplantationsexperimente in geheilten Tieren bestätigten den Erwerb einer Tumorresistenz und die damit verbundene Präsenz von Gedächtniszellen gegen den VX2-Tumor. Untersuchungen zur Genexpression von epidermalen Wachstumsfaktor-Rezeptoren ergaben eine signifikant geringere Expression von EGFR, ErbB2 und ErbB3 in regressiven Tumoren. In situ Hybridisierungsanalysen, zur Lokalisation der Wachstumsfaktor-Rezeptoren, zeigten eine verstärkte Expression von EGFR in der Tumorfront und eine homogene Verteilung der ErbB2 und ErbB3 im gesamten Tumorgewebe. Die Daten untermauern die Annahme einer immunvermittelten Remission des VX2-Tumors durch intraperitoneal applizierten oxidativen Stress (O3/O2-PP) unter Hochregulation antitumorigener Immunantworten und Reduktion von Wachstumsfaktor-Rezeptoren im Tumorgewebe. Die intraperitoneale Applikation von oxidativem Stress könnte somit eine potentielle Krebsimmuntherapie im Sinne aktueller Therapieansätze darstellen, die eine Aktivierung isolierter TILs durch in vitro-Stimulation nicht mehr erforderlich macht. Die Analyse der O3/O2-induzierten intraperitonealen Wirkmechanismen könnte damit zur Entwicklung definierter Tumortherapien beitragen

Hereditary Spherocytosis: Can Next-Generation Sequencing of the Five Most Frequently Affected Genes Replace Time-Consuming Functional Investigations?

Congenital defects of the erythrocyte membrane are common in northern Europe and all over the world. The resulting diseases, for example, hereditary spherocytosis (HS), are often underdiagnosed, partly due to their sometimes mild and asymptomatic courses. In addition to a broad clinical spectrum, this is also due to the occasionally complex diagnostics that are not available to every patient. To test whether next-generation sequencing (NGS) could replace time-consuming spherocytosis-specific functional tests, 22 consecutive patients with suspected red cell membranopathy underwent functional blood tests. We were able to identify the causative genetic defect in all patients with suspected HS who underwent genetic testing (n = 17). The sensitivity of the NGS approach, which tests five genes (ANK1 (gene product: ankyrin1), EPB42 (erythrocyte membrane protein band4.2), SLC4A1 (band3), SPTA1 (α-spectrin), and SPTB (β-spectrin)), was 100% (95% confidence interval: 81.5-100.0%). The major advantage of genetic testing in the paediatric setting is the small amount of blood required (<200 µL), and compared to functional assays, sample stability is not an issue. The combination of medical history, basic laboratory parameters, and an NGS panel with five genes is sufficient for diagnosis in most cases. Only in rare cases, a more comprehensive functional screening is required

Intraperitoneal Oxidative Stress in Rabbits with Papillomavirus-Associated Head and Neck Cancer Induces Tumoricidal Immune Response That Is Adoptively Transferable

Abstract Purpose: How tumors evade or suppress immune surveillance is a key question in cancer research, and overcoming immune escape is a major goal for lengthening remission after cancer treatment. Here, we used the papillomavirus-associated rabbit auricular VX2 carcinoma, a model for studying human head and neck cancer, to reveal the mechanisms underlying the antitumorigenic effects of intraperitoneal oxidative stress following O3/O2-pneumoperitoneum (O3/O2-PP) treatment. Experimental Design: Solid auricular VX2 tumors were induced in immune-competent adult New Zealand White Rabbits. Animals were O3/O2-PP- or sham-treated, after which they underwent tumor ablation upon reaching no-go criteria. CD3+ tumor-infiltrating lymphocytes (TIL) were evaluated by immunohistochemistry, and expression levels of 84 immune response genes were measured by quantitative real-time PCR. Adoptive transfer of peripheral blood leukocytes (PBL)—derived from animals with tumor regression—into control animals with progressing tumors was implemented to assess acquired tumor resistance functionally. Results: Auricular VX2 tumors regressing after O3/O2-PP treatment exhibited increased levels of CD3+ TILs; they also exhibited enhanced expression of genes that encode receptors involved in pattern recognition, molecules that are required for antigen presentation and T cell activation, and inflammatory mediators. Adoptive cell transfer of PBLs from donor rabbits with regressing tumors to recipient rabbits with newly implanted VX2 carcinoma resulted in acquired tumor resistance of the host and tumor regression. Conclusion: Intraperitoneal oxidative stress effectively converts the immune response against the papillomavirus-associated rabbit VX2 carcinoma from tumor permissive to tumoricidal and leads to a sustainable, adoptively transferable oncolytic immune response. Clin Cancer Res; 20(16); 4289–301. ©2014 AACR.</jats:p