Qualitative und quantitative Analyse und Vergleich von Tumorantigenen und HLA Klasse I-Liganden in Primärtumoren und Metastasen des Nierenzellkarzinoms

Abstract

In den letzten Jahren, wurden zahlreiche Fortschritte auf dem Weg zu einer peptidbasierten Immuntherapie des metastasierten Nierenzellkarzinoms errungen. Dennoch ist bis heute nahezu nichts über die HLA-Präsentation auf Metastasen im Vergleich zum Primärtumor und Nierennormalgewebe bekannt. Aus diesem Grund wurde im Rahmen dieser Arbeit erstmals Primärtumor, Metastasen und Normalgewebe des Nierenzellkarzinoms mit dem Ziel verglichen, Unterschiede und Ähnlichkeiten zwischen diesen Geweben zu identifizieren. Dieser Vergleich wurde für zwei RCC-Patienten auf HLA-Ligandomebene mittels Massenspektrometrie und für 3 RCC-Patienten auf mRNA-Ebene mittels Oligonukleotid-Mikroarrays durchgeführt. Die in den letzten Jahren entwickelte Methode der differentiellen Peptidanalytik mittels stable isotope labelling ermöglichte uns direkte Aussagen über die HLA-Präsentation des gesamten Peptidpools, sowie einzelner Peptide zu treffen; eine Möglichkeit, die zuvor nur auf Genomebene bestand. Zusätzlich wurden parallel und weitgehend unabhängig Immunogenitätsprüfungen mittels T-Zellexperimenten für interessante Peptide, die im Rahmen dieser Dissertation identifiziert wurden oder bereits als Impfpeptide in RCC-Studien dienen, durchgeführt. Insgesamt wurden fünf Peptide auf ihre Immunogenität getestet, wobei nur für eines (SVFAGVVGV aus GUCY1A3) positive Ergebnisse generiert werden konnten. Die quantitative Analyse der isolierten HLA-Liganden mittels Edman-Abbau und Westernblot ergab eine deutlich höhere HLA-Präsentation auf Tumor- und Metastasengewebe im Vergleich zum Nierennormalgewebe. Die höchste HLA-Präsentation konnte auf Metastasengewebe nachgewiesen werden. Mit der qualitativen Analyse konnte gezeigt werden, dass, sowohl auf HLA- als auch auf Genomebene, Primärtumor und Metastase mehr Ähnlichkeiten aufweisen als Primärtumor und Normalgewebe. Insgesamt konnten im Rahmen dieser Arbeit 142 Peptide identifiziert werden. 14 dieser Peptide zeigten eine signifikante HLA-Überpräsentation auf Tumor- und Metastasengewebe im Vergleich zum Nierennormalgewebe, darunter Peptide aus adipose differentiation related protein (ADFP) und apolipoprotein L-1 (APOL1), sowie aus tumor protein p53 (TP53); 6 Peptide zeigten eine signifikante Überpräsentation auf Metastasengewebe im Vergleich zu Tumor- und Normalgewebe, darunter Peptide aus metastasenassoziierten Proteinen, wie integrin, alpha 2 (ITGA2) und CD151 (CD151). Die Ergebnisse unserer Arbeit konnten erstmals zeigen, dass eine peptidbasierte Immuntherapie sowohl gegen den Primärtumor, als auch die Metastasen des Nierenzellkarzinoms gerichtet sein kann, ohne dass sie das gesunde Nierengewebe beeinträchtigt. Des Weiteren konnten zahlreiche neue und interessante tumor- bzw. metastasenassoziierte Peptide identifiziert werden, die für den Einsatz in der Immuntherapie nicht nur des RCC-Primärtumors sondern auch seiner bedrohlich Metastasen geeignet erscheinen.

In recent years, several approaches have been taken in the peptide-based immunotherapy of metastatic renal cell carcinoma (RCC), although little is known about HLA presentation on metastases compared to primary tumor and normal tissue of RCC. In this study we compared primary tumor, normal tissue and metastases with the aim of identifying similarities and differences between these tissues. We performed this comparison for two RCC patients on the level of the HLA ligandome using mass spectrometry and for three patients on the level of the transcriptome using oligonucleotide microarrays. The quantitative results show that primary tumor is more similar to metastasis than to normal tissue, both on the level of HLA ligand presentation and mRNA. We were able to characterize a total of 142 peptides in the qualitative analysis of HLA-presented peptides. Six of them were significantly overpresented on metastasis, among them a peptide derived from CD151; fourteen were overpresented on both primary tumor and metastasis compared to normal tissue, among them an HLA ligand derived from tumor protein p53. Thus, we could demonstrate that peptide-based immunotherapy might affect tumor as well as metastasis of RCC, but not healthy kidney tissue. Furthermore we were able to identify several peptides derived from tumor-associated antigens that are suitable for vaccination of metastatic RCC.