Inhaltsübersicht

Allgemeine Darstellung:

Bild der Arbeitsgruppe | © dkfz.de

Die Papillomviren des Menschen (HPV) gehören zu einer Familie mit über 100 verschiedenen Mitgliedern (sog. Typen). Viele von ihnen existieren als harmlose Passagiere in den Epithelien, andere verursachen gutartige Warzen (Papillome) auf der Haut oder den Schleimhäuten (Mundhöhle, Genitaltrakt). Infektionen mit bestimmten, sog. hoch-Risiko Typen können nach langjähriger Persistenz in einem kleinen Anteil der infizierten Personen zum bösartigen Wachstum (Transformation) der infizierten Zellen führen. Der Prototyp der hoch-Risiko Papillomviren ist HPV 16, dessen transformierenden Eigenschaften am besten im Falle der Zervixkarzinoms (Gebärmutterhalskrebs) untersucht sind. Diese Erkrankung ist weltweit der zweithäufigste bösartige Tumor bei Frauen, an dem jährlich etwa 200.000 Patientinnen versterben. Die meisten dieser Krebsfälle kommen in den Ländern der Dritten Welt vor, in denen keine Programme zur Früherkennung von Gebärmutterhalskrebs existieren. Seit kurzem sind zwei Impfstoffe auf dem Markt, die Infektionen mit den Hochrisikotypen HPV 16 und HPV 18 verhindern, die zusammen etwa 70% der Fälle von Gebärmutterhalskrebs verursachen.. Diese Impfstoffe bestehen aus den von uns mitentwickelten sog. virus-like particles (VLP), die durch Expression des Hauptstrukturproteins der Papillomviren (L1) mit Hilfe rekombinanter Vektoren hergestellt werden.
Die für die Entstehung von Gebärmutterhalskrebs verantwortlichen HPV Typen werden meist durch Geschlechtsverkehr übertragen. Eine erfolgreiche Impfprophylaxe muss daher bei noch nicht infizierten Mädchen durchgeführt werden. Aufgrund der langen Zeit zwischen Infektion und Auftreten des Tumors wird sich ein Erfolg der Impfung (Reduktion der Häufigkeit an Zervixkarzinomen) erst nach vielen Jahren zeigen. Wir konzentrieren uns daher auf die Entwicklung von Impfstoffen, die auch bei bereits infizierten Personen einsetzbar sind und daher einen unmittelbaren Effekt zeigen sollten (“therapeutische Vakzine“). Dabei bieten sich für eine spezifische Immunantwort die viralen Proteine E6 oder E7 als Zielmoleküle an, die in allen Tumorzellen exprimiert werden. Tatsächlich konnte im Tierexperiment gezeigt werden, dass die Induktion von gegen diese Proteine gerichteten T Zellen das Wachstum von HPV-positiven Tumoren unterdrückt.
Wir beschäftigen uns in erster Linie mit der Optimierung von Methoden zur Induktion von Immunantworten gegen die frühen Proteine von HPV 16, dem Prototyp der Tumor-assoziierten humanpathogenen Papillomviren. Unsere Untersuchungen sind zunächst auf Arbeiten im Labor beschränkt (Zellen in Kultur sowie in Tierexperimenten), es ist jedoch beabsichtigt, die aussichtsreichsten Ansätze möglichst rasch in klinischen Studien zu erproben.
1) In einem ersten Ansatz haben wir sog. chimäre virus-like particles (CVLP) von HPV 16 hergestellt. Diese bestehen aus 360 Kopien eines Fusionsproteins des Strukturproteins L1 und den 55 N-terminalen Aminosäuren von E7. Diese CVLPs erwiesen sich als sehr immunogen nach Verimpfung in Mäuse und in einer ersten klinischen Studie beim Menschen: sie induzieren neutralisierende Antikörper und L1- bzw. E7-spezifische zytotoxische T Zellen. Wir erweitern jetzt das Konzept der chimären Partikel auf Substrukturen der CVLPs), die aus nur 5 Molekülen des L1-E7 Fusionsproteins bestehen (sog. chimäre Kapsomere). Im Vergleich zu den VLPs erwiesen sich chimäre Kapsomere (i) als ähnlich effizient bei der Induktion einer Immunantwort, (ii) sie tolerieren den Einbau längerer Sequenzen in das L1 Molekül, (iii) sie sind leichter und damit billiger herzustellen und (iv) sie erweisen sich als wesentlich stabiler auch im ungekühlten Zustand. Gerade die beiden letzten Aspekte sind bedeutsam, wenn man an eine Anwendung in Ländern der Dritten Welt denkt. Eine erste klinische Studie ist in Zusammenarbeit mit Kollegen aus den USA und Brasilien in Sao Paulo geplant.
2) Immunisierung mit eukaryonten Expressionsvektoren ("DNA Vakzinierung") erwies sich in den letzten Jahren als effiziente Methode sowohl im Tierexperiment als auch in ersten Studien beim Menschen. Der Einsatz eines Onkogens (z.B. HPV 16 E7) als DNA Vakzine verbietet sich aus ethischen Gründen aufgrund des Risikos, dass durch den Impfstoff selbst Tumoren entstehen könnten. Wir haben daher die Sequenzen von HPV 16 E7 umgeordnet ("shuffled"), so dass die transformierenden Eigenschaften nicht mehr nachweisbar sind, dass aber die Fähigkeit zur Induktion einer T Zellantwort gegen das authentische E7 Protein erhalten bleibt. Wir erwarten, dass eine zweite Generation von shuffled E6 und E7 Genen mit verbesserter Immunogenität und zusätzlichen Sicherheitseigenschaften in absehbarer Zeit in klinischen Studien erprobt werden kann.
3) Hautwarzen treten normalerweise als singuläre Tumore - in der Regel bei Kindern - auf und verschwinden in den meisten Fällen spontan wieder. In Gegensatz dazu sind die regelmäßig bei immunsupprimierten Personen, z.B. bei Patienten mit Organtransplantaten, diagnostizierten Warzen an den Extremitäten multifokal und lassen sich auch durch aggressive Behandlung nicht beseitigen. Wir arbeiten an der Entwicklung eines VLP-basierten Impfstoffs zur Verhinderung dieser für die betroffenen Personen sehr belastenden Erkrankung bei Patienten mir Organversagen, die vor Transplantierung immunisiert werden sollen, wenn sie noch keine immunsuppressive Therapie erhalten haben.