Entwicklung und immunologische Auswertung synthetischer Antitumor-Impfstoffe auf Basis der tumorassoziierten Formen des Glycoproteins MUC1
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Eine Aktivimmunisierung durch Antitumor-Vakzine ist ein vielversprechender Ansatz im Kampf gegen Krebs. Ziel dieser Arbeit war daher die Synthese und die immunologische Evaluierung von Antitumor-Impfstoffen, die auf antigenen Strukturen des tumorassoziierten Glycoproteins MUC1 basieren. Grundlage für ihre Entwicklung ist, dass das Immunsystem die normale Form des Mucins MUC1 auf gesundem Gewebe von dessen tumorassoziierter Form, wie sie als Folge veränderter Genexpressionen auf Krebszellen vorkommt, unterscheidet. In dieser Arbeit wurden Antitumor-Vakzine mit strukturell definierten MUC1-Glycopeptid-Antigenen durch gezielte chemische Synthese hergestellt, die möglichst genau den tumorassoziierten Strukturen der Tumorzelloberfläche ähneln und dadurch eine selektiv gegen das Krebsgewebe gerichtete Immunantwort auslösen sollten. Als gemeinsame Basis für den Aufbau aller Krebs-Vakzine galt eine 22 Aminosäure umfassende Partialsequenz des epithelialen MUC1-Glycoproteins. Der Aufbau jedes einzelnen MUC1-Glycopeptids gelang durch Festphasenpeptidsynthese (SPPS). Hierfür waren mehrstufige Synthesen von verschiedenen tumorassoziierten Kohlenhydrat-Antigenen, d.h. Glycosylaminosäuren, sowie immunologisch inerte Verbindungsmoleküle als Fmoc-blockierte SPPS-Bausteine erforderlich, die anschließend in die Sequenz von MUC1-Glycopeptiden eingebaut wurden. Die Reinigung der synthetisierten Glycopeptide gelang durch semipräp. HPLC, wobei die Strukturen sowie die hohe Reinheit stets durch analytische HPLC, hochauflösende Massenspektrometrie sowie durch 2D-NMR belegt wurden. Um die geringe Immunogenität von solchen körpereigenen MUC1-Glycopeptiden zu erhöhen, wurden sie an Immunstimulanzien, wie das immunogene Protein Tetanus-Toxoid, gebunden. Die Weiterentwicklung des bestehenden MUC1-Glycopeptid-Vakzin-Konzepts zu Impfstoffen, die zu einer Verstärkung der Immunantwort führen sollten, gelang auf verschiedenen Wegen: Durch Veränderungen im Aufbau, etwa durch multiple Präsentation der MUC1-Antigene, durch Verwendung zusätzlicher Adjuvantien und durch gezielte Adressierung bestimmter Immunzellen mittels Mannose-Liganden. Um das immunologische Potential dieser unterschiedlichen, synthetischen Antitumor-Impfstoffe zu bewerten, wurden sie in interdisziplinärer Kooperation in präklinischen Studien immunologisch evaluiert. Alle Impfstoffe lieferten in Immunisierungsstudien an Mäusen durchweg hohe Immunantworten mit der Induktion selektiver Antikörper, die in der Lage waren, an humane Tumorzellen zu binden. Letztlich wurde neben der chemischen Weiterentwicklung der Antitumor-Impfstoffe durch neue Immunisierungsstudien an genetisch veränderten Mäusen, die zur Expression von humanem MUC1 befähigt sind, untersucht, ob solche Antitumor-Vakzine beim Menschen wirken können, d.h. in Systemen, in denen humanes MUC1 ein Selbst-Antigen darstellt, das normalerweise durch Selbsttoleranz des Immunsystems geschützt wird.