Glioblastome, aggressive Hirntumoren, stellen weiterhin eine große therapeutische Herausforderung dar. Trotz Fortschritten in der chirurgischen Resektion, Strahlentherapie und Chemotherapie bleibt die Prognose für Patienten mit Glioblastomen unbefriedigend. Daher werden innovative Therapieansätze dringend benötigt. Ein vielversprechendes Gebiet ist die onkolytische Virotherapie, bei der Viren eingesetzt werden, um Krebszellen selektiv zu infizieren und zu zerstören.
Grundlagen der onkolytischen Virotherapie
Die Idee, Viren zur Krebsbehandlung einzusetzen, basiert auf klinischen Fallberichten über spontane Tumorremissionen nach Virusinfektionen. Onkolytische Viren sind so konzipiert, dass sie sich bevorzugt in Krebszellen vermehren und diese durch Lyse zerstören.
In den letzten Jahren hat sich das Verständnis der Wirkmechanismen onkolytischer Viren erweitert. Es wurde erkannt, dass ihre therapeutische Wirkung nicht nur auf der direkten Zerstörung von Tumorzellen beruht, sondern auch auf der Auslösung einer Immunantwort gegen den Tumor. Dieser Effekt wird als onkolytische Immuntherapie bezeichnet.
Im Jahr 2015 wurde in den USA und Europa das erste onkolytische Virus zur Behandlung des fortgeschrittenen malignen Melanoms zugelassen. Dies markierte einen wichtigen Meilenstein in der Entwicklung der onkolytischen Virotherapie.
Forschungsansätze und Entwicklungsstrategien
Die Forschung konzentriert sich auf die Entwicklung effektiverer onkolytischer Viren und die Kombinationstherapie mit diesen Viren. Ein Schwerpunkt liegt auf der gentechnischen Modifikation von Virusgenomen, um ihre Wirksamkeit und Sicherheit zu verbessern.
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Die KKE Virotherapie (Klinische Kooperationseinheit Virotherapie) konzentriert sich auf eine Masernimpfstamm-Virusplattform. Darüber hinaus werden onkolytische Adeno- und Parvoviren erforscht.
Molekulare Modifikation von Virusgenomen
Onkolytische Viren werden durch molekulare Modifikation der Virusgenome entwickelt, um spezifische therapeutische Zwecke zu erreichen. Beispiele hierfür sind:
- Entry Targeting: Viren, die selektiv Tumorzellen infizieren, indem sie an tumorspezifische Oberflächenmoleküle binden.
- Post-Entry Targeting: Viren mit molekularen Mechanismen, die nach dem Zelleintritt wirken.
- Arming: Viren, die zusätzliche Gene tragen, die für therapeutische Proteine kodieren. Hier werden insbesondere Proteine untersucht, die das Immunsystem des Patienten auf den Tumor aufmerksam machen (onkolytische Immuntherapie), wie Zytokine, Immun-Checkpoint-Inhibitoren oder bispezifische Antikörper.
Kombinationstherapien
Effektive Kombinationstherapien sollen entwickelt werden. Präklinische Tumormodelle, klinische Proben und Immundiagnostik-Verfahren werden eingesetzt, um Faktoren zu identifizieren, die in Tumorzellen und in der Tumor-Mikroumgebung die Wirksamkeit der onkolytischen Immuntherapie beeinflussen.
Klinische Anwendung und Studien
Ziel der KKE Virotherapie ist es, die wirksamsten onkolytischen Immuntherapien in die klinische Anwendung zu bringen. Derzeit ist eine klinische Phase-I/II-Studie in Vorbereitung, die onkolytische Masernviren zur Immunvirotherapie von fortgeschrittenen gastrointestinalen Tumoren untersucht. Hierfür werden GMP-konforme Herstellungsprozesse für klinisch anwendbare Präparationen onkolytischer Viren etabliert.
In weiteren abgeschlossenen, laufenden und zukünftigen (Phase I-III) Studien werden unter anderem onkolytische Herpesviren, Parvoviren und Vakziniaviren geprüft. Von der KKE initiierte Studien werden systematisch von translationalen Begleitforschungsprogrammen flankiert, um Wirkmechanismen und Biomarkersignaturen erfolgreicher onkolytischer Immuntherapien zu bestimmen.
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Immuntherapeutische Strategien gegen Gliome
Krebsimmuntherapien zielen darauf ab, angeborene und/oder erworbene Immuneffektormechanismen gegen Krebszellen zu richten. Sie haben bereits bei extrakraniellen Tumorerkrankungen zu Erfolgen geführt, weshalb verschiedene immuntherapeutische Strategien auch für Gliome untersucht werden. Grundsätzlich unterscheidet man Ansätze, die entweder direkt lokal im Tumor oder zunächst peripher und dann sekundär im Tumor immunstimulierend wirken. Des Weiteren unterscheidet man antigenspezifische von unspezifisch immunstimulierenden Ansätzen. Konkrete aktuelle Konzepte umfassen Immun-Checkpoint-Inhibition, Virustherapie, Vakzinierungen, zytokinbasierte Strategien und Zelltherapien.
Immun-Checkpoint-Inhibition (ICI)
Immun-Checkpoints sind Moleküle auf der Oberfläche von T‑Lymphozyten, die deren Effektorfunktion regulieren. In der Krebstherapie werden Antikörper gegen diese Oberflächenproteine eingesetzt, um die Immunantwort gegen den Tumor zu verstärken. Zu den häufigsten auch in der Neuroonkologie eingesetzten Immun-Checkpoint-Inhibitoren (ICI) gehören Antikörper gegen „programmed cell death protein 1“ (PD1) bzw.
Während der Einsatz von ICI bei systemischen Tumoren teilweise zu beeindruckenden Therapieerfolgen geführt hat, blieben Phase-3-Studien zum Einsatz von Anti-PD1-Antikörpern zur Behandlung des Glioblastoms trotz zufriedenstellender Verträglichkeit sowohl in der Erstlinienbehandlung als auch in der Rezidivtherapie negativ. Möglicherweise ist die unterschiedliche Mutationslast und daraus resultierende Immunogenität verschiedener Tumorentitäten eine Erklärung für das differenzielle Therapieansprechen.
Aufgrund dieser Studienergebnisse erhielt Pembrolizumab im Juni 2020 in den USA die Zulassung zur Behandlung rezidivierender hypermutierter Glioblastome. Eine weitere Strategie für den Einsatz von ICI bei malignen Gliomen kann auch die Definition des Zeitpunkts sein, z. B. neoadjuvant vor geplanter Reresektion. Zudem ist es denkbar, ICI mit anderen T‑ und NK-Zell-basierten Therapieansätzen im Rahmen klinischer Studien zu verwenden. Aktuell werden beispielsweise in mehreren Phase-1-Studien Impfstoffe eingesetzt, um eine gegen den Tumor gerichtete T‑Zell-Antwort auszulösen, die durch den zusätzlichen Einsatz eines ICI verstärkt werden soll. Obwohl bisher keine Sicherheitsbedenken für Kombinationsbehandlungen festgestellt wurden, fehlen noch Ergebnisse zur Wirksamkeit. Darüber hinaus werden klinische Studien zur Identifikation prädiktiver Marker für ICI beitragen.
Virustherapie
Bei dieser Therapieform werden onkolytische oder nichtonkolytische gentechnisch veränderte Viren eingesetzt. Diese Viren sollen selektiv oder bevorzugt Tumorzellen befallen, diese abtöten und gleichzeitig eine Immunantwort auslösen, indem sie Antigene freisetzen und Erkennungsrezeptoren des angeborenen Immunsystems aktivieren.
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Hirntumorimpfstoffe
Hirntumorimpfstoffe haben zum Ziel, eine gegen den Tumor gerichtete spezifische T‑Zell-Antwort auszulösen und aufrechtzuerhalten. Es gibt verschiedene Impfstofftypen, wie Peptidimpfstoffe und RNA-/DNA-Impfstoffe, die auf charakteristische Tumorantigene abzielen, sowie autologe dendritische Zellen (DC), die außerhalb des Körpers mit Peptiden oder Tumorlysat beladen werden können. DC-Impfstoffe sind aufwendiger in der Herstellung, können aber potenziell sehr viele Antigene eines Tumorlysats präsentieren.
Ein Beispiel für einen solchen Multipeptidimpfstoff, der auf dem MHC-Klasse-I-präsentierten Immunpeptidom basiert, ist IMA950. Die Ergebnisse einer First-in-human-Studie zur Anwendung bei Patienten mit neu diagnostiziertem Glioblastom zeigten ermutigende Ergebnisse hinsichtlich Sicherheit und Immunogenität von IMA950 in Kombination mit der Standardradiochemotherapie, Ergebnisse zur Effektivität stehen jedoch aus. Ein weiteres Beispiel ist ein patientenindividualisierter Multipeptidansatz, der zumindest machbar, jedoch insgesamt sehr aufwendig ist.
Ebenfalls auf eine Kombination aus Tumorantigenen zielt der Impfstoff ICT-107 ab, wobei hier autologe DCs mit den Impfpeptiden beladen werden. Im Gegensatz zu diesen individuellen Impfstoffen, zielte der Peptidimpfstoff Rindopepimut® auf ein rekurrentes Glioblastomneoepitop ab, der Variante III des epidermalen Wachstumsfaktors (EGFRvIII). Während Phase-2-Studien zwar ein akzeptables Sicherheitsprofil und die Induktion einer antigenspezifischen Immunantwort zeigten, konnte die Effektivität bezogen auf das Überleben in einer randomisierten Phase-3-Studie nicht bestätigt werden. Als mögliche Erklärung wurde die subklonale Expression von EGFRvIII diskutiert sowie der spontane Verlust dieses Antigens im Krankheitsverlauf. Impfstoffe gegen Neoepitope aus rekurrenten Treibermutationen könnten hier einen Vorteil bieten.
Auf Basis einer vielversprechenden Phase-1-Studie zur Anwendung des IDH1-Impfstoffes bei Patienten mit neudiagnostizierten IDH-mutierten Gliomen untersucht aktuell eine Folgestudien an den acht Zentren des deutschen Konsortiums für translationale Krebsforschung die Sicherheit und Immunogenität des Impfstoffes in Kombination mit ICI bei rezidivierten, resezierbaren IDH-mutierten Gliomen. Ein ähnliches Konzept verfolgt die INTERCEPT-H3-Studie, welche neben translationalen Parametern ebenfalls Sicherheit und Immunogenität eines H3K27M-Impfstoffes in Kombination mit der Standardradiotherapie sowie dem Anti-PD-L1-Antikörper Atezolizumab untersucht.
Einen anderen Ansatz verfolgt die Therapie DCVax, die nicht gegen vordefinierte Antigene gerichtet ist, sondern aus mit Tumorzelllysat beladenen autologen DCs besteht.
Zytokinbasierte Strategien
Zytokine sind lösliche oder membranständige Botenstoffe, die von verschiedenen Zellen gebildet werden und para-, auto- oder auch endokrin wirken können. Sie modulieren zahlreiche biologische Prozesse, wie Zellproliferation, Zelldifferenzierung, Zelltod und Mechanismen des angeborenen oder erworbenen Immunsystems. In der Krebsimmuntherapie werden vor allem proinflammatorische Zytokine wie Interleukine (IL‑2, IL-12, IL-15), Tumornekrosefaktor (TNF) oder Granulozyten-Monozyten-kolonienstimulierender Faktor (GM-CSF) eingesetzt, sowohl als Monotherapie als auch in Kombination mit anderen Behandlungen.
Die Herausforderungen zytokinbasierter Therapien liegen in ihrer kurzen Halbwertszeit im Blut, den dosisabhängigen tumorhemmenden oder sogar tumorfördernden Eigenschaften und dem engen therapeutischen Fenster - einem begrenzten Dosierungsbereich, in dem sie wirksam, aber nicht toxisch sind. Denn insbesondere bei systemischer Zirkulation können Zytokine Begleitreaktionen hervorrufen, wie Fieber, Schüttelfrost und Blutdruckabfall bis hin zum Schock. Um diese zu verhindern, werden verschiedene Verabreichungs- und Modifikationsstrategien von Zytokinen genutzt.
Zwei US-amerikanische Phase-1-Studien haben bereits die Sicherheit einer lokalen intratumoralen vektorbasierten Zytokintherapie bei Patienten mit rezidivierendem Glioblastom gezeigt. Dabei wurde ein attenuiertes, genetisch modifiziertes Adenovirus während der Operation stereotaktisch intratumoral in die Resektionshöhle verabreicht, um ein Genexpressionssystem in die Zellen einzuschleusen, dass nach oraler Einnahme der synthetischen Substanz Veledimex zur lokalen Produktion von IL-12 führte. Neben der akzeptablen Verträglichkeit als Monotherapie oder in Kombination mit Anti-PD1-Immun-Checkpoint-Inhibition zeigten begleitende translationale Untersuchungen, dass diese Behandlung zu einer Zunahme an T‑Zellen und anderer proinflammatorischer Signalwege im Tumor führte.
Ein anderer in Europa getesteter Ansatz beruht auf der systemischen intravenösen Gabe sog. Immunzytokine. Diese sind Antikörper-Zytokin-Fusionsproteine, die nach intravenöser Applikation zu einer lokalen Anreicherung proinflammatorischer Zytokine in Tumoren führen. Ein vielversprechendes Immunzytokin bei Gliomen ist L19TNF, das aus dem Antikörper L19 besteht, der spezifisch ein Antigen im Stroma und den Blutgefäßen von Tumoren bindet, und TNF. In präklinischen Gliom-Mausmodellen zeigte es vielversprechende Antitumoraktivität sowohl als Monotherapie als auch in Kombination mit Radiochemotherapie oder Lomustin. Erste präliminäre Daten bei Patienten zeigen zudem, dass es sicher ist, eine akzeptable Verträglichkeit und vielversprechende Aktivität aufweist. Eine Phase-1/2-Studie, die L19TNF als Monotherapie bei Patienten mit erstem Glioblastomrezidiv nach Standardtherapie untersuchte, hat kürzlich die Rekrutierung abgeschlossen, und die Ergebnisse werden in Kürze erwartet. Aktuell laufen zwei weitere Phase-1/2-Studien, bei denen L19TNF entweder in Kombination mit Radiochemotherapie bei Patienten mit neu diagnostiziertem Glioblastom oder in Kombination mit Lomustin bei Patienten mit Glioblastomrezidiv untersucht wird.
Zelltherapien
Bei den meisten aktuellen Zelltherapien werden Immunzellen aus dem peripheren Blut isoliert, im Labor mittels viraler, nichtviraler Vektoren oder mRNA-Technologie so verändert, dass sie Tumorantigene erkennen, und anschließend wieder in den Körper zurückgeführt. Die Veränderungen umfassen vor allem synthetische Rezeptoren, bekannt als chimäre Antigenrezeptoren (CAR), die aus einer tumorbindenden Domäne und einer oder mehreren immunzellaktivierenden Domänen bestehen, sowie natürlich vorkommende T‑Zell-Rezeptoren. Die meisten Zelltherapien im Gliomkontext richten sich gegen einzelne Tumorantigene, wie z. B. IL13Rα2, HER2, EGFRvIII, GD2.
Die Studienlage für Zelltherapien im Kontext von Gliomen ist limitiert, aber am weitesten fortgeschritten zu CAR-T-Zellen beim Glioblastom. Eine verfügbare Phase-1-Studie hat die Sicherheit von CAR-T Zellen bei Patienten mit H3K27M-mutierten diffusen intrinsischen Pons- oder spinalen Gliomen untersucht. Die CAR-T-Zell-Therapie scheint sowohl intravenös als auch intratumoral sicher zu sein, und das Auftreten schwerer behandlungsassoziierter Toxizitäten, wie das Zytokinfreisetzungssyndrom oder das immuneffektorzellassoziierte Neurotoxizitätssyndrom, ist im Vergleich zu hämatologischen Erkrankungen deutlich seltener. Eine kürzlich beschrieben besondere Nebenwirkung, die spezifisch für die Behandlung von Hirntumoren ist, ist die „tumor inflammation-associated neurotoxicity“ (TIAN), die auf einer Zunahme der lokalen tumorbedingten Raumforderung oder einer lokalen neuronalen Dysfunktion beruht und zu fokalen Symptomen bis hin zu erhöhtem Hirndruck führen kann. Bei dieser Nebenwirkung sollten neben Immunsuppressiva auch mechanische Therapien wie die Liquordrainage evaluiert werden.
Als Alternative zu modifizierten T‑Zellen hat eine kürzlich durchgeführte multizentrische Phase-1-Studie die Sicherheit intratumoral injizierter CAR-NK-Zellen gezeigt. Allerdings wurde hier eine Zelllinie verwendet, die vor der Injektion bestrahlt werden musste, was zu einer zeitlich sehr limitierten Persistenz dieser Zellen führte. Derzeit werden Patienten in diese Studie aufgenommen, um die Sicherheit der intratumoral injizierten CAR-NK-Zellen in Kombination mit dem Anti-PD1-Antikörper Ezabenlimab zu untersuchen.
Onkolytische Viren in der Behandlung pädiatrischer Gliome
Höhergradige maligne Gliome im Kinder- und Jugendalter haben, besonders bei Rezidiven, eine sehr ungünstige Prognose. Die Möglichkeiten von Immuntherapien sind begrenzt, da diese Malignome meist immunologisch „stumm“ bzw. „kalt“ sind, das heißt, sie besitzen kaum Mutationen beziehungsweise Neo-Antigene als Angriffsziel, entsprechend wandern auch nur wenige Lymphozyten ins Tumorgewebe ein.
Bei der onkolytischen Virotherapie werden Tumorzellen durch eine gezielte Infektion mit Viren zerstört. Das Herpes simplex Virus Typ I (HSV-1) ist ein neurotropes Virus, das besonders leicht in Hirntumorzellen eindringen kann. Forscher aus den USA haben in einer ersten kleinen Studie Kinder mit einem genetisch veränderten HSV-1 „G207“ Virus behandelt. Die G207-Mutation verhindert, dass sich das Virus in gesunden Zellen vermehren kann - die Gliomzellen sind jedoch hochsensibel für HSV-1-G207, es kommt zur Infektion und Lyse der Tumorzellen. Mit einer einzelnen Bestrahlungsdosis kann dieser Effekt im Tiermodell weiter verstärkt werden, da die intrazelluläre Virusreplikation beschleunigt wird.
In der Studie wurde bei 12 Patienten (im Alter von 7-18 Jahren) mit rezidiviertem, hochmalignen Gliom in einem stereotaktischen Eingriff ein Katheter in die Tumorregion implantiert und danach über sechs Stunden eine Infusion mit HSV-1-G207 verabreicht. Eine Gruppe erhielt zusätzlich im Anschluss daran eine Bestrahlung des Tumors mit 5 Gy. Es gab durch die Infusion nur leichte Nebenwirkungen, keine Toxizität oder schweren unerwünschten Ereignisse. Es wurde keine Virusausscheidung im Speichel oder der Tränenflüssigkeit nachgewiesen. In beiden Gruppen (insgesamt bei 11/12 Patienten) kam es zum klinischen, radiologischen oder neurologischen Therapieansprechen; das mediane Überleben lag bei 12 Monaten; 18 Monate nach der G207-Behandlung lebten noch 4/11 Patienten. Im Tumorgewebe kam es zur verstärkten Lymphozyten-Infiltration, „das bedeutet, die G207-Viren haben das immunologisch sonst stumme Tumorgewebe für das körpereigene Immunsystem erkennbar gemacht“.
Fallbeispiel: DNX-2401 bei pädiatrischen Gliomen
In einer Studie hat eine spanische Forschergruppe zwölf jugendliche Gliom-Patienten einmalig mit einem Adenovirus (DNX-2401) behandelt. Im Anschluss daran erhielten elf der Patienten eine hochdosierte Bestrahlungstherapie. Die Oberfläche des Virus wurde im Rahmen der Studie mit sogenannten Integrinen angereichert, die dabei helfen, die Krebszellen zu identifizieren. Über eine Veränderung im Genom lässt sich sicherstellen, dass sich die Viren nur in den Krebszellen vermehren. Das Virus DNX-2401 wurde nach der Biopsie des Tumors einmalig über eine dünne stereotaktisch in den Tumor vorgeschobene Kanüle injiziert. Das Ergebnis: Bei acht Patienten wurde das Tumorwachstum zumindest vorübergehend gestoppt. Bei drei Patienten ging der Tumor sogar zurück. Die mittlere Überlebensdauer konnte auf immerhin 17,8 Monate gesteigert werden.
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