Identifizierung, Validierung und Charakterisierung neuer Tumorantigene bei Karzinomen der oberen Atemwege

Maligne Erkrankungen sind die zweithäufigste Todesursache in den
industrialisierten Nationen. Trotz intensiver Forschung in den
letzten Jahrzehnten haben sich die Prognosen nur bei einigen
Tumorentitäten signifikant verbessert. Die Hauptprobleme sind nach
wie vor das Fehlen valider Marker für die Frühdiagnose und hohe
Rezidivraten, die aufgrund mangelnder Detektion von disseminierten
Tumorzellen entstehen. Tumorantigene erlangen eine immer wichtigere
Bedeutung, da sie zur Visualisierung von okkulten Tumorzellen und
als Zielstrukturen der spezifischen adoptiven Immuntherapie dienen
können. Tumorantigene (TAs) bzw. eine gesteigerte humorale Antwort
gegen TAs, besitzen außerdem ein großes Potenzial als
zirkulierender Biomarker in der Frühdiagnose. In dieser Arbeit
wurde am Beispiel von Karzinomen der oberen Atemwege eine neue
Technik zur Identifizierung von TAs entwickelt (AMIDA, Autoantibody
Mediated Identification of Antigens), welche einige Limitationen
der bereits etablierten SEREX- und PROTEOMEX-Technik umgeht. AMIDA
ermöglicht es, im Gegensatz zu SEREX, TAs zu identifizieren, die
durch posttranslationale Modifikationen oder aberrante
Lokalisationen immunogen wurden. Diese TAs sind häufig
tumorspezifisch und eignen sich hervorragend als Biomarker oder als
Zielstrukturen für Therapien. Der Vorteil von AMIDA gegenüber
PROTEOMEX ist die Immunpräzipitation von Antigenen aus primären
Tumorbiopsien mit autologen Serumantikörpern, vor der Auftrennung
in einer 2D-Gelelektrophorese und der anschließenden
Identifizierung der TAs im Massenspektrometer. Dadurch können TAs
aus dem kompletten Proteom identifiziert werden und nicht nur aus
der Proteinauswahl, die in einer klassischen 2D-Gelelektrophorese
auftrennbar ist. AMIDA führte zur Identifizierung von 27
unterschiedlichen, potenziellen Tumorantigenen, wobei sechzehn TAs
bis zum Zeitpunkt ihrer Identifizierung nicht mit malignen
Erkrankungen und weitere vier nicht mit HRK assoziiert wurden.
Hierbei stellte sich Zytokeratin 8 (CK8) als interessanter Marker
für okkulte Tumorzellen heraus, da es bereits in hyperplastischem
Rachenepithel vermehrt gebildet und in Neoplasien bzw. Metastasen
ausschließlich von Tumorzellen stark überexprimiert wird. CK8 ist
zudem ein interessantes Zielmolekül für Immuntherapien mit
monoklonalen Antikörpern, da es auf Karzinomzellen ektopisch an der
Zelloberfläche lokalisiert. Darüber hinaus zeigten Patienten mit
HR-Karzinomen im Vergleich zu gesunden Probanden bereits in sehr
frühen Tumorstadien eine deutlich gesteigerte humorale Antwort
gegen CK8, was Serumantikörper gegen CK8 zu einem potenziellen
zirkulierenden Biomarker in der Frühdiagnose macht. Zwei weitere
AMIDA-TAs, AAA-TOB3 bzw. das hypothetische Protein KIAA1273, werden
ebenfalls in HRK überexprimiert. Es konnte gezeigt werden, dass es
sich bei AAA-TOB3 und KIAA1273 um zwei Isoformen handelt, die von
einem Genlokus kodiert, jedoch von zwei unterschiedlichen
Promotoren reguliert werden. Beide Isoformen sind
Transmembranproteine, die in Mitochondrien lokalisieren und deren
Expression direkt von c-Myc reguliert wird. Eine frühere Studie von
Da Cruz (2003) zeigte, dass das murine Homolog von AAA-TOB3
pro-apoptotische Eigenschaften hat, wenn es in humanen Zellen
überexprimiert wird. Dies konnte in dieser Arbeit für die humanen
Isoformen nicht belegt werden. Im Gegenteil, die Repression der
beiden Proteine führte zu einer vermehrten Apoptose. Dies lässt
eher auf eine für das Zellwachstum bzw. die Zellproliferation
notwendige Funktion dieser beiden Proteine schließen und könnte die
Überexpression in Tumoren erklären.