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Natürliche Killerzellen - eine weitere Waffe gegen Tumoren?

Nicht nur unser erworbenes, auch unser angeborenes Immunsystem ist prinzipiell in der Lage, gegen Krebszellen vorzugehen. Die Natürlichen Killerzellen, eine potente „Waffe“ des angeborenen Immunsystems, sind eine der ersten Verteidigungslinien im Kampf gegen Infektionen und Krebs. Wie sie dazu gebracht werden können, Tumorzellen zu bekämpfen, erforscht Adelheid Cerwenka mit ihrer Arbeitsgruppe „Angeborene Immunität“ am Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ).

Adelheid Cerwenka stimuliert im Laborversuch die NK-Zellen mit Immunbotenstoffen, um die nun aktiven Zellen gegen den Tumor einzusetzen.
© Schwerdt/DKFZ

Ähnlich wie T-Killerzellen können Natürliche Killerzellen (NK-Zellen) entartete, aber auch virusinfizierte Zellen erkennen und abtöten. NK-Zellen gehören zum angeborenen Immunsystem, das der ersten Abwehr gegen eindringende Krankheitserreger und Krebszellen dient. T-Zellen zählen dagegen zum erworbenen Immunsystem, das erst nach Aktivierung und einiger Zeit einsatzfähig ist.

Im Gegensatz zu T-Zellen reagieren NK-Zellen nicht auf spezifische Merkmale auf der Oberfläche von Tumorzellen. Sie werden stattdessen aktiv, wenn sie Tumorzellen oder infizierte Zellen durch fehlende Oberflächenstrukturen erkennen. „T-Killerzellen und Natürliche Killerzellen ergänzen sich“, erklärt Dr. Adelheid Cerwenka – und zwar in Bezug auf den MHC-Klasse I-Komplex (MHC: Major Histocompatibility Complex). Auf diesen „Präsentiertellern“ befinden sich Bruchstücke von Eiweißen aus dem Inneren der Zellen. T-Zellen binden mit ihrem T-Zell-Rezeptor an veränderte Bestandteile auf der Tumorzelle, die von MHC-I-Komplexen präsentiert werden.

„Tumorzellen sind clever, sie versuchen sich vor T-Zellen zu verstecken und produzieren viel weniger MHC-I-Moleküle“, sagt Cerwenka. Solche Tumorzellen entgehen damit den Angriffen der T-Killerzellen. „Aber sie können dann besser von NK-Zellen angegriffen werden.“ Denn Natürliche Killerzellen werden umso stärker aktiviert, je weniger MHC-I-Moleküle auf der Zelloberfläche von Tumorzellen sind. „So können Tumorzellen mit wenig MHC I, die nicht durch T-Killerzellen angegriffen werden, von NK-Zellen bekämpft werden“, erläutert die Immunologin.

Obwohl verschiedene T-Zell-Therapien durchaus erfolgversprechend sind, wirken sie längst nicht bei allen Patienten. Deshalb sucht man nach alternativen Therapien – „Hoffnungsträger sind hier unter anderem die NK-Zellen“, berichtet Cerwenka. „Unser Forschungsgebiet ist zwar noch jung. Aber die Grundlagenforschung hat in den letzten Jahren enorme Fortschritte zu verzeichnen. Bevor wir allerdings Natürliche Killerzellen gegen Tumoren einsetzen können, gilt es einige Herausforderungen zu meistern“, so Cerwenka. Eine Frage lautet: Wie kann man diese Immunzellen so aktivieren, dass sie über längere Zeit überleben und aktiv bleiben? Denn NK-Zellen werden im Tumor schnell deaktiviert. Zum anderen müssen genügend Zellen in den Tumor einwandern, um etwas ausrichten zu können. „Wir versuchen also, die Qualität und die Quantität der NK-Zellen zu verbessern“, fasst Cerwenka zusammen. „NK-Zellen müssen in die richtige Richtung gepusht werden.

NK-Zellen nachhaltig aktiviert

Natürliche Killerzellen

NK-Zellen zerstören entartete oder virusinfizierte Zellen auf zwei verschiedenen Wegen: Zum einen setzen NK-Zellen zytotoxische Granula an der Zelloberfläche der erkannten Zellen frei und töten diese dadurch unmittelbar. Zum anderen produzieren sie Zytokine. Ein wichtiger Immunbotenstoff, den NK-Zellen gegen Tumorzellen und infizierte Zellen ausschütten, ist Interferon-Gamma (IFN-γ). IFN-γ ist entzündungsfördernd und sorgt dafür, dass weitere Abwehr- und Fresszellen angelockt und aktiviert werden.

Das Problem der nachhaltigen Aktivierung von NK-Zellen haben die Wissenschaftler gelöst. „Bevor wir die NK-Zellen gegen den Tumor einsetzen, stimulieren wir sie im Reagenzglas mit Immunbotenstoffen; sie sind dann länger aktiv“, erklärt Cerwenka. Als erfolgreich erwiesen sich die beiden Zytokine Interleukin-12 und 18. Mäuse mit Hauttumoren oder Leukämien überlebten länger, wenn sie ihre eigenen vorbehandelten NK-Zellen zurück erhielten.

„Die Vorbehandlung hat die NK-Zellen offenbar nachhaltig verändert: Sie produzierten Interferon gamma, überlebten lange und konnten so die Tumoren eindämmen – sowohl den Hautkrebs als auch die Leukämie“, berichtet Cerwenka. Ähnliche Ergebnisse erzielten die Wissenschaftler, als sie menschliche NK-Zellen mit den beiden Immunbotenstoffen behandelten: Mäuse, die menschliche Tumoren trugen, überlebten dank der vorbehandelten menschlichen NK-Zellen ebenfalls länger.

„Die mit Immunbotenstoffen behandelten NK-Zellen haben ganz ähnliche Eigenschaften wie T-Zellen, die zum erworbenen Immunsystem gehören: Sie sind langlebig und besitzen ein Gedächtnis“, erklärt Cerwenka. Das bedeutet, dass die einmal aktivierten NK Zellen über lange Zeit Tumorzellen erkennen und vernichten können.

Als nächsten Schritt plant die Immunologin die Zusammenarbeit mit Pharmafirmen, um Patienten die Therapie mit NK-Zellen zugänglich zu machen. Bereits jetzt übertragen amerikanische Wissenschaftler ihre Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung in klinische Studien: „Seit Sommer 2014 werden in St. Louis (Texas) Patienten mit akuter myeloischer Leukämie (AML) für eine Studie rekrutiert. Sie sollen NK-Zellen erhalten, die mit Interleukin-12 und 18 stimuliert wurden.“ In Deutschland laufen dagegen noch keine derartigen Studien. Cerwenka hofft deshalb auf vielversprechende Ergebnisse aus den USA, „... auch wenn diese sicher erst in ein paar Jahren vorliegen werden.

Text: Maren Schenk

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