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Erschienen in: Der Onkologe 10/2017

27.07.2017 | Radioimmuntherapie | Leitthema

Interaktionen von Strahlen- und Immuntherapie

verfasst von: Michael Rückert, Lisa Deloch, Rainer Fietkau, Benjamin Frey, Prof. Dr. Udo S. Gaipl

Erschienen in: Die Onkologie | Ausgabe 10/2017

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Zusammenfassung

Hintergrund

Strahlentherapie (Radiotherapie, RT) wirkt lokal auf Zellen, kann aber auch systemische Reaktionen auslösen.

Fragestellung

Was sind die immunologischen Grundlagen einer systemischen strahlungsinduzierten Reaktion und wie können diese zur Ausarbeitung von multimodalen Radioimmuntherapien genutzt werden?

Ergebnisse

Ionisierende Strahlung kann über DNA-Schadensreaktionen eine Vielzahl von Tumorzelltodformen auslösen, welche unterschiedlichen Einfluss auf das Immunsystem haben. Immunogener Tumorzelltod ist insbesondere durch die Freisetzung von immunaktivierenden Gefahrensignalen charakterisiert. RT, insbesondere mit höherer Einzeldosis, kann diesen induzieren und somit Antitumorimmunantworten auslösen. Niedrigere Einzeldosis von RT fördert die Infiltration von Immunzellen in den Tumor. Allerdings wirkt RT auch entzündungsabmildernd und immununterdrückend, indem die Expression von Immuncheckpointmolekülen wie PD-L1 und die Freisetzung von TGF-β („transforming growth factor β“) gefördert werden. Somit sind zusätzliche Immuntherapien notwendig, um die Eigenschaften von RT als In-situ-Impfstoff auszunutzen und um sowohl lokale als auch systemische, abskopale Antitumorimmunreaktionen auszulösen.

Schlussfolgerungen

Um effiziente Radioimmuntherapien zu entwickeln, müssen, basierend auf den Kenntnissen der immunmodulierenden Wirkungen von ionisierender Strahlung, zeitlich genau aufeinander abgestimmte Therapien verabreicht werden. Auch könnte es in Zukunft notwendig werden, Bestrahlungskonzepte mit unterschiedlicher Einzeldosis zu entwickeln, um die maximale Antitumorwirkung des Immunsystems auszunutzen.
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Derer A, Deloch L, Rubner Y et al (2015) Radio-immunotherapy-induced immunogenic cancer cells as basis for induction of systemic anti-tumor immune responses – pre-clinical evidence and ongoing clinical applications. Front Immunol 6:505CrossRefPubMedPubMedCentral Derer A, Deloch L, Rubner Y et al (2015) Radio-immunotherapy-induced immunogenic cancer cells as basis for induction of systemic anti-tumor immune responses – pre-clinical evidence and ongoing clinical applications. Front Immunol 6:505CrossRefPubMedPubMedCentral
2.
Zurück zum Zitat Jeggo P, Lobrich M (2006) Radiation-induced DNA damage responses. Radiat Prot Dosimetry 122:124–127CrossRefPubMed Jeggo P, Lobrich M (2006) Radiation-induced DNA damage responses. Radiat Prot Dosimetry 122:124–127CrossRefPubMed
4.
Zurück zum Zitat Frey B, Gaipl US (2011) The immune functions of phosphatidylserine in membranes of dying cells and microvesicles. Semin Immunopathol 33:497–516CrossRefPubMed Frey B, Gaipl US (2011) The immune functions of phosphatidylserine in membranes of dying cells and microvesicles. Semin Immunopathol 33:497–516CrossRefPubMed
5.
6.
Zurück zum Zitat Bondanza A, Zimmermann VS, Rovere-Querini P et al (2004) Inhibition of phosphatidylserine recognition heightens the immunogenicity of irradiated lymphoma cells in vivo. J Exp Med 200:1157–1165CrossRefPubMedPubMedCentral Bondanza A, Zimmermann VS, Rovere-Querini P et al (2004) Inhibition of phosphatidylserine recognition heightens the immunogenicity of irradiated lymphoma cells in vivo. J Exp Med 200:1157–1165CrossRefPubMedPubMedCentral
7.
Zurück zum Zitat Galluzzi L, Buque A, Kepp O et al (2017) Immunogenic cell death in cancer and infectious disease. Nat Rev Immunol 17:97–111CrossRefPubMed Galluzzi L, Buque A, Kepp O et al (2017) Immunogenic cell death in cancer and infectious disease. Nat Rev Immunol 17:97–111CrossRefPubMed
8.
Zurück zum Zitat Derer A, Frey B, Fietkau R et al (2016) Immune-modulating properties of ionizing radiation: Rationale for the treatment of cancer by combination radiotherapy and immune checkpoint inhibitors. Cancer Immunol Immunother 65:779–786CrossRefPubMed Derer A, Frey B, Fietkau R et al (2016) Immune-modulating properties of ionizing radiation: Rationale for the treatment of cancer by combination radiotherapy and immune checkpoint inhibitors. Cancer Immunol Immunother 65:779–786CrossRefPubMed
9.
Zurück zum Zitat Vanpouille-Box C, Diamond JM, Pilones KA et al (2015) Tgfbeta is a master regulator of radiation therapy-induced antitumor immunity. Cancer Res 75:2232–2242CrossRefPubMedPubMedCentral Vanpouille-Box C, Diamond JM, Pilones KA et al (2015) Tgfbeta is a master regulator of radiation therapy-induced antitumor immunity. Cancer Res 75:2232–2242CrossRefPubMedPubMedCentral
10.
Zurück zum Zitat Kang J, Demaria S, Formenti S (2016) Current clinical trials testing the combination of immunotherapy with radiotherapy. J Immunother Cancer 4:51CrossRefPubMedPubMedCentral Kang J, Demaria S, Formenti S (2016) Current clinical trials testing the combination of immunotherapy with radiotherapy. J Immunother Cancer 4:51CrossRefPubMedPubMedCentral
11.
12.
Zurück zum Zitat Derer A, Spiljar M, Baumler M et al (2016) Chemoradiation increases pd-l1 expression in certain melanoma and glioblastoma cells. Front Immunol 7:610CrossRefPubMedPubMedCentral Derer A, Spiljar M, Baumler M et al (2016) Chemoradiation increases pd-l1 expression in certain melanoma and glioblastoma cells. Front Immunol 7:610CrossRefPubMedPubMedCentral
13.
Zurück zum Zitat Golden EB, Chhabra A, Chachoua A et al (2015) Local radiotherapy and granulocyte-macrophage colony-stimulating factor to generate abscopal responses in patients with metastatic solid tumours: A proof-of-principle trial. Lancet Oncol 16:795–803CrossRefPubMed Golden EB, Chhabra A, Chachoua A et al (2015) Local radiotherapy and granulocyte-macrophage colony-stimulating factor to generate abscopal responses in patients with metastatic solid tumours: A proof-of-principle trial. Lancet Oncol 16:795–803CrossRefPubMed
14.
Zurück zum Zitat Frey B, Gaipl US (2015) Radio-immunotherapy: The focused beam expands. Lancet Oncol 16:742–743CrossRefPubMed Frey B, Gaipl US (2015) Radio-immunotherapy: The focused beam expands. Lancet Oncol 16:742–743CrossRefPubMed
15.
Zurück zum Zitat Rodel F, Frey B, Multhoff G et al (2015) Contribution of the immune system to bystander and non-targeted effects of ionizing radiation. Cancer Lett 356:105–113CrossRefPubMed Rodel F, Frey B, Multhoff G et al (2015) Contribution of the immune system to bystander and non-targeted effects of ionizing radiation. Cancer Lett 356:105–113CrossRefPubMed
16.
Zurück zum Zitat Burnette BC, Liang H, Lee Y et al (2011) The efficacy of radiotherapy relies upon induction of type i interferon-dependent innate and adaptive immunity. Cancer Res 71:2488–2496CrossRefPubMedPubMedCentral Burnette BC, Liang H, Lee Y et al (2011) The efficacy of radiotherapy relies upon induction of type i interferon-dependent innate and adaptive immunity. Cancer Res 71:2488–2496CrossRefPubMedPubMedCentral
17.
Zurück zum Zitat Frey B, Rubner Y, Kulzer L et al (2014) Antitumor immune responses induced by ionizing irradiation and further immune stimulation. Cancer Immunol Immunother 63:29–36CrossRefPubMed Frey B, Rubner Y, Kulzer L et al (2014) Antitumor immune responses induced by ionizing irradiation and further immune stimulation. Cancer Immunol Immunother 63:29–36CrossRefPubMed
18.
Zurück zum Zitat Reits EA, Hodge JW, Herberts CA et al (2006) Radiation modulates the peptide repertoire, enhances mhc class i expression, and induces successful antitumor immunotherapy. J Exp Med 203:1259–1271CrossRefPubMedPubMedCentral Reits EA, Hodge JW, Herberts CA et al (2006) Radiation modulates the peptide repertoire, enhances mhc class i expression, and induces successful antitumor immunotherapy. J Exp Med 203:1259–1271CrossRefPubMedPubMedCentral
19.
Zurück zum Zitat Klug F, Prakash H, Huber PE et al (2013) Low-dose irradiation programs macrophage differentiation to an inos(+)/m1 phenotype that orchestrates effective t cell immunotherapy. Cancer Cell 24:589–602CrossRefPubMed Klug F, Prakash H, Huber PE et al (2013) Low-dose irradiation programs macrophage differentiation to an inos(+)/m1 phenotype that orchestrates effective t cell immunotherapy. Cancer Cell 24:589–602CrossRefPubMed
20.
21.
Zurück zum Zitat Dunn GP, Bruce AT, Ikeda H et al (2002) Cancer immunoediting: From immunosurveillance to tumor escape. Nat Immunol 3:991–998CrossRefPubMed Dunn GP, Bruce AT, Ikeda H et al (2002) Cancer immunoediting: From immunosurveillance to tumor escape. Nat Immunol 3:991–998CrossRefPubMed
22.
Zurück zum Zitat Maccalli C, Parmiani G, Ferrone S (2017) Immunomodulating and immunoresistance properties of cancer-initiating cells: Implications for the clinical success of immunotherapy. Immunol Invest 46:221–238CrossRefPubMed Maccalli C, Parmiani G, Ferrone S (2017) Immunomodulating and immunoresistance properties of cancer-initiating cells: Implications for the clinical success of immunotherapy. Immunol Invest 46:221–238CrossRefPubMed
23.
Zurück zum Zitat Loi M, Desideri I, Greto D et al (2017) Radiotherapy in the age of cancer immunology: current concepts and future developments. Crit Rev Oncol Hematol 112:1–10CrossRefPubMed Loi M, Desideri I, Greto D et al (2017) Radiotherapy in the age of cancer immunology: current concepts and future developments. Crit Rev Oncol Hematol 112:1–10CrossRefPubMed
24.
Zurück zum Zitat van der Burg SH, Arens R, Ossendorp F et al (2016) Vaccines for established cancer: overcoming the challenges posed by immune evasion. Nat Rev Cancer 16:219–233CrossRefPubMed van der Burg SH, Arens R, Ossendorp F et al (2016) Vaccines for established cancer: overcoming the challenges posed by immune evasion. Nat Rev Cancer 16:219–233CrossRefPubMed
26.
Zurück zum Zitat Deng L, Liang H, Burnette B et al (2014) Irradiation and anti-pd-l1 treatment synergistically promote antitumor immunity in mice. J Clin Invest 124:687–695CrossRefPubMedPubMedCentral Deng L, Liang H, Burnette B et al (2014) Irradiation and anti-pd-l1 treatment synergistically promote antitumor immunity in mice. J Clin Invest 124:687–695CrossRefPubMedPubMedCentral
27.
28.
Zurück zum Zitat Demaria S, Ng B, Devitt ML et al (2004) Ionizing radiation inhibition of distant untreated tumors (abscopal effect) is immune mediated. Int J Radiat Oncol Biol Phys 58:862–870CrossRefPubMed Demaria S, Ng B, Devitt ML et al (2004) Ionizing radiation inhibition of distant untreated tumors (abscopal effect) is immune mediated. Int J Radiat Oncol Biol Phys 58:862–870CrossRefPubMed
29.
Zurück zum Zitat Hodi FS, O’Day SJ, McDermott DF et al (2010) Improved survival with ipilimumab in patients with metastatic melanoma. N Engl J Med 363:711–723CrossRefPubMedPubMedCentral Hodi FS, O’Day SJ, McDermott DF et al (2010) Improved survival with ipilimumab in patients with metastatic melanoma. N Engl J Med 363:711–723CrossRefPubMedPubMedCentral
31.
Zurück zum Zitat Dewan MZ, Galloway AE, Kawashima N et al (2009) Fractionated but not single-dose radiotherapy induces an immune-mediated abscopal effect when combined with anti-ctla-4 antibody. Clin Cancer Res 15:5379–5388CrossRefPubMedPubMedCentral Dewan MZ, Galloway AE, Kawashima N et al (2009) Fractionated but not single-dose radiotherapy induces an immune-mediated abscopal effect when combined with anti-ctla-4 antibody. Clin Cancer Res 15:5379–5388CrossRefPubMedPubMedCentral
32.
Zurück zum Zitat Dovedi SJ, Adlard AL, Lipowska-Bhalla G et al (2014) Acquired resistance to fractionated radiotherapy can be overcome by concurrent pd-l1 blockade. Cancer Res 74:5458–5468CrossRefPubMed Dovedi SJ, Adlard AL, Lipowska-Bhalla G et al (2014) Acquired resistance to fractionated radiotherapy can be overcome by concurrent pd-l1 blockade. Cancer Res 74:5458–5468CrossRefPubMed
33.
Zurück zum Zitat Frey B, Rückert M, Weber J et al (2017) Hypofractionated irradiation has immune stimulatory potential and induces a timely restricted infiltration of immune cells in colon cancer tumors. Front Immunol 8:231CrossRefPubMedPubMedCentral Frey B, Rückert M, Weber J et al (2017) Hypofractionated irradiation has immune stimulatory potential and induces a timely restricted infiltration of immune cells in colon cancer tumors. Front Immunol 8:231CrossRefPubMedPubMedCentral
34.
Zurück zum Zitat Frey B, Rubner Y, Wunderlich R et al (2012) Induction of abscopal anti-tumor immunity and immunogenic tumor cell death by ionizing irradiation - implications for cancer therapies. Curr Med Chem 19:1751–1764CrossRefPubMed Frey B, Rubner Y, Wunderlich R et al (2012) Induction of abscopal anti-tumor immunity and immunogenic tumor cell death by ionizing irradiation - implications for cancer therapies. Curr Med Chem 19:1751–1764CrossRefPubMed
35.
Zurück zum Zitat Ruhle PF, Fietkau R, Gaipl US et al (2016) Development of a modular assay for detailed immunophenotyping of peripheral human whole blood samples by multicolor flow cytometry. Int J Mol Sci 17(8):1316CrossRefPubMedCentral Ruhle PF, Fietkau R, Gaipl US et al (2016) Development of a modular assay for detailed immunophenotyping of peripheral human whole blood samples by multicolor flow cytometry. Int J Mol Sci 17(8):1316CrossRefPubMedCentral
Metadaten
Titel
Interaktionen von Strahlen- und Immuntherapie
verfasst von
Michael Rückert
Lisa Deloch
Rainer Fietkau
Benjamin Frey
Prof. Dr. Udo S. Gaipl
Publikationsdatum
27.07.2017
Verlag
Springer Medizin
Erschienen in
Die Onkologie / Ausgabe 10/2017
Print ISSN: 2731-7226
Elektronische ISSN: 2731-7234
DOI
https://doi.org/10.1007/s00761-017-0267-x

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