Expression und Funktionalität der Chemokinrezeptoren CCR9 und CXCR4 auf Melanomzelllinien und melanomreaktiven T-Zellen

Abstract

Chemokinrezeptoren spielen eine wichtige Rolle bei der organspezifischen Metastasierung von Tumorzellen. Tumorreaktive T-Zellen wurden bei Melanompatienten im peripheren Blut gefunden, sie können jedoch oft Tumorwachstum und Metastasierung nicht verhindern. Ziel dieser Arbeit war es, das Migrationspotential von Melanomzellen und tumorspezifischen T-Zellen besser zu verstehen, damit später Strategien entwickelt werden können, dies so zu manipulieren, dass klinisch effiziente T-Zellantworten gegen residuelle Tumorzellen resultieren oder, z. B. unter Verwendung von Chemokinrezeptorantagonisten, das Wachstum von Tumoren sowie die Bildung von Metastasen verhindert werden können. Mittels funktioneller Durchflusszytometrie wurde die Expression und Funktion der Chemokinrezeptoren CCR9 und CXCR4 auf tumorspezifischen T-Zellen und Melanomzelllinien unterschiedlicher Herkunft untersucht. Für CXCR4 konnte in zahlreichen Untersuchungen gezeigt werden, dass dieser Rezeptor für das Homing-Verhalten von Tumorzellen ins Knochenmark, wo u. a. der CXCR4-Ligand SDF-1α hoch exprimiert wird, eine bedeutsame Rolle spielt (GEMINDER). Die meisten Lymphozyten im peripheren Blut zeigen zwar eine Expression von CXCR4, funktionell aktiv ist dieser Rezeptor jedoch nur auf einer Subpopulation von T-Zellen (RABIN). In dieser Untersuchung konnte ein funktioneller CXCR4 auf melanomreaktiven T-Zellen eines Patienten nachgewiesen werden, was auf das Potential dieser Zellen, ins Knochenmark und in andere Kompartimente mit hohem Gehalt an SDF-1α zu migrieren, hinweist. Der Chemokinrezeptor CCR9 ist der Rezeptor für das Chemokin „thymus expressed chemokine“ (TECK), ein Chemokin, welches selektiv im Dünndarm und Thymus exprimiert wird. Es konnte hier erstmals gezeigt werden, dass CCR9 in hohem Maße auf Melanomzelllinien exprimiert wird, welche aus dem Dünndarm stammen, aber auch auf einem Teil von Zelllinien anderen Ursprungs. Eine funktionelle Expression von CCR9 wurde jedoch nur auf Melanomzelllinien aus Dünndarmmetastasen nachgewiesen. Die Funktionalität wurde mittels Durchflusszytometrie über die Rezeptor- Internalisation und die Aktinpolymerisation, welche frühe Ereignisse der Migration sind, bestimmt. Die vorliegende Untersuchung zeigte, dass die aberrante funktionelle Expression eines Chemokinrezeptors mit der Metastasierung in ein bestimmtes Organ verbunden ist. Die Regulation der Rezeptor-Funktion scheint dabei ein kritischer Schritt im Metastasierungsprozess von malignen Tumoren zu sein.

Chemokines and their receptors play an important role in organ-specific metastasis formation. Tumor-specific T cells have been found in the peripheral blood of melanoma patients but frequently fail to control tumor growth and metastasis. The aim of this work was a closer understanding of the migratory potential of melanoma cells and melanoma-specific T cells. This could lead to the development of strategies to manipulate T cells resulting in more efficient anti tumor responses or to prevent tumor growth and metastasis, e.g. by using chemokine receptor antagonists. Using flow cytometry analysis the expression and functional status of the chemokine receptors CCR9 and CXCR4 on tumor-specific T cells and melanoma cell lines of different origins were assessed. CXCR4 has been described in several studies to be responsible for the homing of tumor cells to bone marrow where its ligand SDF-1 is highly expressed (GEMINDER). Most of the peripheral blood lymphocytes express CXCR4 but only a small population of T cells present a functional active receptor (RABIN). In this analysis functional active CXCR4 on melanoma-reactive T cells of a patient was shown. This demonstrates the potential of CXCR4+ T cells to possibly migrate to bone marrow and other compartments with high levels of SDF-1. CCR9 is a receptor for the chemokine TECK (thymus expressed chemokine) selectively expressed in thymus and small bowel. For the first time CCR9 was shown to be highly expressed on melanoma cell lines originating from small bowel metastases and from other origins, but being functional active only on cell lines from small bowel. The functionality of the receptor CCR9 was assessed by flow cytometry via receptor internalization and actin polymerization which both are early events in the migratory response of these cells. In this analysis the aberrant functional expression of a chemokine receptor was demonstrated to be an important factor for organ-specific metastasis formation with regulation of the receptor being a critical step in this process.