Induktion von MMP-7-spezifischen, zytotoxischen T-Lymphozyten mit Hilfe dendritischer Zellen als Voraussetzung zur Immuntherapie maligner Tumore

Abstract

Identifizierung der Tumor-assoziierte Antigene und der Fortschritt im Bereich Immunologie führt zur Entwicklung der Impfungsstrategie für die Behandlung Malignompatienten. Mit Hilfe Microarray- und RT-PCR Analysen fanden wir, dass Matrix-Metalloproteinase-(MMP-) 7 erheblich im Renalzellkarzinom hochreguliert und in vielen verschiedenen malignen Zellen exprimiert ist. MMPs sind eine Familie der Zink-abhängige Endopeptidase, die die Makromoleküle der extrazellulären Matrix degenerieren. MMP-7 hat eine breite Substratspezifität und kann durch proteolytische Spaltung des Proteins der ECM und Basalmembran die Tumorinvasion fördern. Die Degradation des Bindegewebes ist involviert in viele physiologische und pathologische Prozesse einschließlich Angiogenese und Metastasierung. Hier konnten wir demonstrieren, dass die CTLs, die mittels MMP-7-IVT elektroporierten oder MMP-7-Peptid beladenen DCs induziert wurden, eine antigenspezifische und HLA-restringierte zytotoxische Aktivität gegen Tumorzelle, die endogen das MMP-7-Protein exprimieren, zeigen. Weiterhin konnten wir MMP-7-spezifische CTLs mittels DCs einer Patientin mit ALL induzieren die autologe Blasten erkannten, während nicht-maligne Zelle nicht lysierten wurden. Zusammenfassend stellt unsere Arbeit die Identifizierung der breit-exprimierenden T-Zell-Epitop aus dem MMP-7-Protein dar. Es ist ein sehr interessanter Kandidat für die Immunotherapie der humanen Malignome, das die Tumorzellen als auch der Neovaskularisation als Ziel hat.

PURPOSE: A prerequisite for the development of vaccination strategies is the identification and characterization of relevant tumor-associated antigen. Using microarray and reverse transcription-PCR analysis, we found matrix metalloproteinase (MMP)-7 to be extensively up-regulated in renal cell carcinomas and expressed in a broad variety of malignant cells. MMP-7 can promote cancer invasion and angiogenesis by proteolytic cleavage of extracellular matrix and basement membrane proteins, thus making it a promising target in the context of immunotherapies. EXPERIMENTAL DESIGN: To analyze the possible use of MMP-7 as a tumor-associated antigen, specific CTLs were induced using monocyte-derived dendritic cells electroporated with MMP-7-mRNA. In addition, to better characterize the fine specificity of these CTLs, MMP-7 MHC class I ligands were isolated and characterized in renal cell carcinoma tissue, which overexpressed MMP-7, by mass spectrometry-based peptide sequencing. Using this approach, we identified a novel HLA-A3-binding antigenic MMP-7 peptide. CTLs generated from healthy donors by in vitro priming with dendritic cells, pulsed with the novel peptide, were used as effectors in (51)Cr-release assays. RESULTS: The induced CTLs elicited an antigen-specific and HLA-restricted cytolytic activity against tumor cells endogenously expressing the MMP-7 protein. Furthermore, we were able to induce MMP-7-specific CTLs using peripheral blood mononuclear cells from a patient with acute lymphoblastic leukemia capable of recognizing the autologous leukemic blasts while sparing nonmalignant cells. CONCLUSIONS: Our study describes the identification of a novel broadly expressed T-cell epitope derived from the MMP-7 protein that represents an interesting candidate to be applied in immunotherapies of human malignancies targeting both tumor cells and neovascularization.