Institut für Funktionelle Grenzflächen (IFG)

Leukämische hämatopoetische Nische

Laut des Robert-Koch-Instituts wird die Anzahl der Leukämieerkrankungen in der Bundesrepublik im Jahre 2020 auf 16.000 Fälle ansteigen. Neben den klassischen Therapieformen dieser vielfältigen Erkrankung steht seit kurzer Zeit ein neues Werkzeug zur Verfügung: Zelluläre Immuntherapien. Eine der spannendsten Therapieformen ist derzeit der Einsatz von genetisch modifizierten T-Zellen, die mit Hilfe von chimären Antigenrezeptoren (chimeric antigen receptor, CAR-T) spezifisch Tumorzellen erkennen und elimieren können. CD19-spezifische CAR-T-Zellen zeigen z.B. besonders gute Ansprechraten bei B-Zell-Leukämien (B-ALL), bei Non-Hodgkin-Lymphomen (NHL) oder bei Chronischer Lymphatischer Leukämie (CLL). Dennoch ist die Entwicklung hocheffizienter und persistierender CAR-T-Zellen eine Herausforderung, da bislang kein in vitro-Testsystem zur Verfügung steht, das die Spezifizität und Effektivität von CAR-T-Zellen im Knochenmark evaluieren kann.

Wir haben deshalb das Mikrokavitätenarray-Modell der gesunden, hämatopoetischen Nische zu einem Modell der leukämischen Nische weiterentwickelt, in dem humane Mesenchymale Stromazellen und CD19-positive Modellzellen co-kultiviert werden können (Abb. 1).

                                                                                

Abb.1: Modell der leukämischen Nische mit humanen Mesenchymalen Stromazellen aus Knochenmark, NALM-6-Zellen und Zugabe von CAR-T-Zellen.

 

Auf Basis der von uns entwickelten Methoden zur Detektion von Einzelzellen in der Mikrokavitäten-Co-Kultur, sind wir in der Lage die CAR-T-Zell-Effektivität in einem Knochenmark-Surrogat zu quantifizieren (Abb. 2).                                                                                                                                                                              

Abb. 2: Detektion und Rekonstruktion der CD19-positiven Zellen in Mikrokavitäten.

Einen Eindruck einer CAR-T-Zell vermittelten ALL-Zelllyse in einem Mikrokavitätenarray ist in der kurzen Videosequenz gezeigt. Die kleinen CAR-T-Zellen docken an die größeren ALL-Zellen  über eine immunologische Synapse an.

Die Ansätze werden zur Entwicklung eines neuartigen CAR-T-Zell-Effektivitätsassays führen, der erstmals in der Lage ist, die CAR-T-Zell-Effektivität im Knochenmark zu evaluieren.

CAR-T-Zell-vermittelte Zelllyse