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TRANSCRIPT
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Immuntherapie mit dendritischen Zellen:
von den Anfängen bis zum Nobelpreis
Nikolaus Romani Univ.-Klinik f. Dermatologie & Venerologie, Innsbruck und
Oncotyrol, Center for Personalized Cancer Medicine, Innsbruck Vortrag ÖGBT Wien am 6. Juni 2013
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Nobel Prize in Medicine 2011
"for his discovery of the dendritic cell and its role in adaptive immunity”
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Paul Ehrlich Adaptive Immunity
Ilya Ilyich Metchnikov Innate Immunity
1908 Nobel Prize “in recognition of their work on immunity”
Dendritic Cells
from: Nobel Lecture, 7.12.2011, Stockholm by Michel Nussenzweig
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1973
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Dendritische Zelle
dendros
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M
A
T
U
R
A
T
I
O
N
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Epidermis
Basalmembran Dermis
Lymphgefäß
Lymphknoten
T Zellen
1. Antigenaufnahme!
Migration von dendritischen Zellen
Langerhanszellen
Dermale DZ 2. Antigen
prozessierung!
3. Antigentransport!
4. Antigenpräsentation!
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© Prof. Patrizia Stoitzner, Dermatologie, Innsbruck
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© Prof. Kristian Pfaller, Histologie, Innsbruck
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Lymphgefäß in der Dermis der humanen Haut mit
wandernden dendritischen Zellen
© P
rof. K
ristian P
faller, H
istolo
gie, In
nsb
ruck
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kleine, ruhende Lymphozyten
Dendritische Zellen; immunhistochemisch mit Antikörpern gegen MHC II braun gefärbt
„mixed leukocyte reaction“: Lymphozyten von einem Individuum (Mausstamm oder Mensch); DZ von einem anderen
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kleine, ruhende Lymphozyten
große, aktivierte Lymphoz.
dendritische Zelle
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Aktivieren Helferzellen für Antikörper
extrazelluläre Bakterien, Toxine (z.B. Tetanus)
Impfschutz
Aktivieren Killerzellen
Virus(infizierte Zellen)
Krebszellen
Aktivieren Helferzellen für Freßzellen
intrazelluläre Bakterien (z.B. Leprabazillen)
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T cell
Dendritic cell
“Sentinels”
“Sensors”
Antigen uptake, processing, and presentation
of peptide-MHC complexes
(endocytic system)
Migration and homing
to the T cell areas
(e.g., chemokines)
Maturation in response to
microbial & other stimuli
(toll like receptors, CD40)
Dendritic Cells: Some Biological Features
And other lymphocytes
“Conductors
of the immune
Symphony”
RMS from: Ralph Steinman, 2011
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Entwicklung der
Methoden
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CD34+ GM-CSF + TNF-alpha
CD14+
GM-CSF + IL-4
Caux & Banchereau Nature 360:258, 1992
Sallusto et al. J Exp Med 179:1109, 1994 Romani et al. J Exp Med 180:83, 1994
Vorläuferzellen im Blut
seltene
häufige
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Zellkulturschema
• Blutabnahme
• Entfernung von roten Blutkörperchen und
Granulozyten
• Restliche weisse Blutkörperchen werden
ausgesät
• Vorläufer von dendritischen Zellen
adhärieren ca. 24h lang
• Dendritische Zellen lösen sich dann ab
und schwimmen im Medium - unreif
• Dendritische Zellen reifen
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Separation der weissen
Blutzellen
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Separation der weissen
Blutzellen
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Zellkulturschema
• Blutabnahme
• Entfernung von roten Blutkörperchen und
Granulozyten
• Restliche weisse Blutkörperchen werden
ausgesät
• Vorläufer von dendritischen Zellen
adhärieren ca. 24h lang
• Dendritische Zellen lösen sich dann ab
und schwimmen im Medium - unreif
• Dendritische Zellen reifen
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NUNCTM Cell Factories
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Zellkulturschema
• Blutabnahme
• Entfernung von roten Blutkörperchen und
Granulozyten
• Restliche weisse Blutkörperchen werden
ausgesät
• Vorläufer von dendritischen Zellen
adhärieren ca. 24h lang
• Dendritische Zellen lösen sich dann ab
und schwimmen im Medium - unreif
• Dendritische Zellen reifen
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Adhärente Monozyten des Bluts,
die Vorläufer der dendritischen Zellen
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Zellkulturschema
• Blutabnahme
• Entfernung von roten Blutkörperchen und
Granulozyten
• Restliche weisse Blutkörperchen werden
ausgesät
• Vorläufer von dendritischen Zellen
adhärieren ca. 24h lang
• Dendritische Zellen lösen sich dann ab
und schwimmen im Medium - unreif
• Dendritische Zellen reifen
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Unreife humane dendritische Zellen,
aus den Monozyten des Bluts gewonnen
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Zellkulturschema
• Blutabnahme
• Entfernung von roten Blutkörperchen und
Granulozyten
• Restliche weisse Blutkörperchen werden
ausgesät
• Vorläufer von dendritischen Zellen
adhärieren ca. 24h lang
• Dendritische Zellen lösen sich dann ab
und schwimmen im Medium - unreif
• Dendritische Zellen reifen
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Reife humane dendritische Zellen,
aus den Monozyten des Bluts gewonnen
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Weitere Methoden
Direkte Isolation aus Blut
• MACS
• FACS
Direkte Isolation aus der Haut
enzymatisch - Trypsin
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Mature leukapheresis-derived DCs
CD14
CD25 CD40 CD86
CD83
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CD11c+ dendritic cells in fresh blood
Step 3: CD11c / HLA-DR
double-labeling
Step 2: gate lineage- negative cells
Step 1: gate cells
from debris
Lin CD11c
HLA-DR HLA-DR
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Grünbacher G, ... and Martin Thurnher
CD56+ human blood dendritic cells effectively promote TH1-type d T cell responses.
Blood, 114:4422-31, 2009
Verbesserung – Weiterentwicklung
Neue Typen von dendritischen Zellen
FSC
CD
14
CD56+
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Immuntherapie
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Immunsystem schützt
gegen „fremd / Gefahr“
Krebszellen sind „gefährlich“
Impfen / Immunisieren
gegen Krebs
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Immune Surveillance of Cancer
Höhere Inzidenz von Krebs in Immunsupprimierten Viele Tumor-spezifische T Zellen und Antikörper Infiltration von Tumoren mit Immunzellen – Korrelation mit Überleben
(z.B. Prof. Trajanoski)
Erste FDA Zulassung einer Zelltherapie im April 2010
Today the question is not if, but how the immune system controls cancer
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FDA approval
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CD83+ blood dendritic cells as a vaccine for immunotherapy of
metastatic renal-cell cancer
Lorenz Höltl, Claudia Rieser, Christine Papesh,
Reinhold Ramoner, Georg Bartsch, Martin Thurnher
Dendritic cells are the most potent stimulators of antigenspecific immune responses
including antitumour responses.1–3 Potent immunostimulatory dendritic cells can be
isolated from peripheral blood or cultured from circulating precursor cells.1–4 The
safety and efficacy of these cells is now being tested in clinical trials; data from skin,
prostate, and B-lymphocyte have already been published.1–3
We did a pilot study of cultured blood dendritic cells in patients with metastatic
renal-cell carcinoma according to a protocol approved by the local ethical committee.
…….
THE LANCET • Vol 352 • October 24, 1998
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Cell Therapy Unit - CTU geleitet von Prof. Martin Thurnher und Prof. Nikolaus Romani
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Blood sample
Tumor antigen loading
Cell differentiation Cell maturation Precursor cell Dendritic cell
„Anti-tumor vaccine“
Cell isolation
© Cell Therapy Unit
Blood cells
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Tyrosinase
z.B. Tumor-Peptide
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http://www.biospherix.com/en/your-cells/cell-therapy.html
http://www.biospherix.com/en/your-cells/cell-therapy.htmlhttp://www.biospherix.com/en/your-cells/cell-therapy.htmlhttp://www.biospherix.com/en/your-cells/cell-therapy.htmlhttp://www.biospherix.com/en/your-cells/cell-therapy.htmlhttp://www.biospherix.com/en/your-cells/cell-therapy.html
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Ebner S, Neyer S, Hofer S, Nussbaumer W, Romani N, Heufler C. Generation of large
numbers of dendritic cells from leukocyte removal filters for whole blood – an alternative to
standard buffy coats. J Immunol Methods, 252:93-104, 2001
Höltl L, Ramoner R, Zelle-Rieser C, Gander H, Putz T, Papesh C, Nussbaumer W,
Falkensammer C, Bartsch G, Thurnher M. Allogeneic dendritic cell vaccination against
metastatic renal cell carcinoma with or without cyclophosphamide. Cancer Immunol
Immunother. 54:663-70, 2005
Putz T, Gander H, Ramoner R, Zelle-Rieser C, Rahm A, Nussbaumer W, Bartsch G, Höltl
L, Thurnher M. Generation of clinical-grade monocyte-derived dendritic cells using the
CliniMACS system. Methods Mol Med. 109:71-82, 2005
Grünbacher G, Gander H, Rahm A, Nussbaumer W, Romani N, Thurnher M. CD56+ human
blood dendritic cells effectively promote TH1-type d T cell responses. Blood, 114:4422-
4431, 2009
Grünbacher G, Gander H, Nussbaumer O, Nussbaumer W, Rahm A, Thurnher M. IL-2
costimulation enables statin-mediated activation of human NK cells, preferentially through
a mechanism involving CD56+ dendritic cells. Cancer Res. 70:9611-20, 2010
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Lymph node
Lymphatic vessel
Skin injection of dendritic cells
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after Vacc. 4
Tyrosinase A1
ELISPOT
before Vacc.
Tyrosinase A1
Melan DR4
Melan DR4
T lymphocytes - responses in blood
(Interferon - γ)
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DC Therapie plus additional
standard chemo
Melanom + 13 Monate bei non HLA-A1
+ 7 Monate bei allen
Kostenschätzung pro Behandlung mit DC ~10.000
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Natürlich und spezifisch
Persistierend (immunol. Memory): verlängertes Überleben
Gut vertragen: erhält Lebensqualität
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Yervoy ® (ipilimumab) Bristol-Myers Squibb
fully human anti-CTLA-4 mAb, is in Phase III trials in advanced
melanoma. Yervoy may work by allowing the body’s immune system to
recognize, target, and attack cells in melanoma tumors.
FDA approval March 25, 2011
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Melanom
Das Ende der Dendritischen Zell Therapie?
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Kombinationen:
Zelboraf vs. Zelboraf + DC
Ipilimumab vs. Ipilimumab + DC
PD-1 vs. PD-1 + DC
Das Ende der Dendritischen Zell Therapie?
NEIN!! ganz im Gegenteil
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Immuntherapie +
Chemo bzw. targeted therapies
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Aktivierung definierter Dendritischer Zellen
Verstärkte Killerzell Antworten!!
“Targeting“ / Adressieren der Behandlung
Flacher V, ... Romani N. Epidermal Langerhans cells rapidly capture and present antigens from C-type lectin-targeting antibodies deposited in the dermis.
Journal of Investigative Dermatology, 130:755-62, 2010
Targets:
CD205 / DEC-205
CD207 / Langerin
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Der letzte Weg zum
Nobelpreis
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Cancer patients also illustrate most poignantly the difficulties with the currently
prevailing therapies against diseases that interact with the immune system. These
drugs can have toxic and ‘‘offtarget’’ side effects and typically require frequent use.
Vaccines, in contrast, offer the ultimate ‘‘targeted’’ therapy because they have the
capacity to reach many specific targets in tandem, such as the many alterations in
cancer cells, and because they remain directed and durable in their effects.
Steinman, Immunity, September 2008
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Ralph M. Steinman
1943 - 2011