Die Hypoxie oder der lokale Sauerstoffmangel, der sich in aggressiven Krebstumoren entwickelt, ist eines der Haupthemmnisse für die Wirksamkeit von Immuntherapien. Sie beeinträchtigt die Funktion der Immunzellen stark und begünstigt gleichzeitig das Überleben der Krebszellen.
Wissenschaftlern ist es gelungen, diesem Phänomen entgegenzuwirken, indem sie ein innovatives Biomaterial entwickelten, das Sauerstoff in den Tumor transportieren und dort die antitumorale Aktivität der Immunzellen wiederherstellen kann. Diese in der Zeitschrift
Cell Biomaterials veröffentlichten Ergebnisse eröffnen neue Perspektiven in der Onkologie.
Durch die lokale Zufuhr von Sauerstoff in eine hypoxische Tumor-Mikroumgebung ermöglichen O₂-Cryogele die Wiederherstellung der Aktivität von Immunzellen (DC: dendritische Zellen, T-Zelle: T-Lymphozyten).
© Bhatt et al Für viele Krebsarten, die durch das Wachstum solider Tumore entstehen, ist die Hypoxie oder der Sauerstoffmangel im Gewebe ein wesentliches Hindernis für die Wirkung der Immunzellen. Sie tritt auf, wenn das schnelle Wachstum der Krebszellen die Fähigkeit des Gewebes, neue Blutgefäße zu bilden, übertrifft. Einige Regionen werden dann sehr sauerstoffarm, was die Funktion des Immunsystems erheblich stört und die Wirksamkeit vieler Immuntherapien begrenzt.
Zu den Zellen, die am stärksten von diesem Sauerstoffmangel betroffen sind, gehören die dendritischen Zellen. Diese Wächter des Immunsystems erkennen Tumorantigene und aktivieren die T-Lymphozyten, die für die Zerstörung der Krebszellen verantwortlich sind. In einer hypoxischen Umgebung ist ihre Fähigkeit, Antigene aufzunehmen, zu den Lymphknoten zu wandern und eine wirksame Immunantwort auszulösen, stark beeinträchtigt. Darüber hinaus werden sie nicht nur immunsupprimiert, sondern können auch einen tolerogenen und tumorfördernden Phänotyp annehmen und so zur Immunescape beitragen.
Die Krebszellen passen sich ihrerseits leicht an diesen Sauerstoffmangel an und werden durch dieses Phänomen nicht geschwächt, das sowohl eine Folge des raschen Tumorwachstums als auch ein Schutzschild ist, den der Tumor insbesondere zur Neutralisierung der Immunzellen nutzt.
Um diesem Phänomen entgegenzuwirken, hat ein französisch-amerikanisches Team des Labors Polymères, biopolymères, surfaces (CNRS/Université de Rouen Normandie) und der Northeastern University (Boston) injizierbare Polymer-Biomaterialien namens O₂-Cryogele entwickelt. Diese makroporösen Strukturen, die unter anderem aus Hyaluronsäure bestehen, sind vergleichbar mit weichen, elastischen Schwämmen, die mit Calciumperoxid (CaO
2) beladen sind.
Hochgradig verformbar und komprimierbar können sie auf nicht-invasive Weise direkt mit einer Spritze in das Tumorgewebe injiziert werden. Dort nehmen sie nach der Injektion wieder ihre Form an und geben durch Hydrolyse des Calciumperoxids in Kontakt mit dem Gewebewasser allmählich Sauerstoff frei.
Diese Sauerstoffversorgung der Tumor-Mikroumgebung ermöglicht die Wiederherstellung der Aktivität der Immunzellen. Die dendritischen Zellen gewinnen ihre antitumorale Fähigkeit zurück, insbesondere Tumorantigene aufzunehmen, zu den Lymphknoten zu wandern und T-Lymphozyten zu aktivieren. Die zytotoxischen T-Lymphozyten proliferieren stärker und die Zerstörung der Tumorzellen wird deutlich verstärkt. Durch die Wiederherstellung einer aktiven Immunumgebung könnte diese Strategie sogenannte "kalte" Tumore, die kaum von Immunzellen infiltriert sind, in "heiße" Tumore umwandeln, die eher auf Immuntherapien ansprechen.
Über diesen in der Zeitschrift
Cell Biomaterials veröffentlichten Machbarkeitsnachweis hinaus könnten diese Biomaterialien zu einer vielseitigen therapeutischen Plattform werden, um die Wirksamkeit vieler bestehender Immuntherapie-Strategien zu verstärken, wie z. B. Krebsimpfstoffe oder Zelltherapien, die derzeit untersucht werden.
Redakteur: Anne-Valerie FOILLARD RUZETTE
Quelle: CNRS INC