Neues Verfahren zum Markieren von T-Zellen bei Immuntherapien
Wie sich Immunzellen im Körper verfolgen lassen
Wenn bei Krankheiten wie Krebs klassische Behandlungsansätze scheitern, sind heutzutage immer häufiger maßgeschneiderte Zelltherapien eine Option. Ein gutes Beispiel sind CAR-T-Zell-Therapien. Bei diesen werden Immunzellen der Erkrankten entnommen und im Labor so verändert, dass sie einen Rezeptor tragen, der Strukturen erkennt, die spezifisch auf der Oberfläche von Krebszellen vorkommen. Diese Immunzellen vermehren sich dann im Körper und lösen eine Immunreaktion gegen die Krebszellen aus.
Für Ärztinnen und Ärzte wäre es hochinteressant zu wissen, wie genau sich die modifizierten Immunzellen im Körper verhalten: Wandern sie dorthin, wo sie gebraucht werden? Vermehren sie sich ausreichend? Verhalten sie sich unerwartet und attackieren schlimmstenfalls gesunde Organe? Um diese wichtigen Fragen zu beantworten, gibt es derzeit keine klinisch einsetzbaren Verfahren.
Künstlicher Rezeptor und maßgeschneiderter Marker
Ein interdisziplinäres Team an der TUM und dem TUM Klinikum hat jetzt einen Lösungsansatz dafür gefunden. Vereinfacht gesagt, wird in die modifizierten Immunzellen ein zweiter künstlicher Rezeptor eingebaut. Sichtbar werden die Zellen dann mithilfe von PET-Bildgebung und einem speziell entwickelten ungefährlichen radioaktiven Kontrastmittel. Spritzt man diesen sogenannten Radioliganden in den Körper, bindet er ausschließlich an die manipulierten Zellen und ihre Nachkommen und macht sie so sichtbar.
Die Grundlage des Verfahrens sind künstliche Proteine mit zielgerichteten Bindeeigenschaften, sogenannte Anticaline. Diese werden seit den 1990er Jahren von Arne Skerra, Professor für Biologische Chemie an der TUM, und ein Pionier auf dem Gebiet des Protein-Designs, entwickelt. Aus diesen Arbeiten resultierte ein Anticalin, das den Liganden DTPA bindet und nun als Teil eines Zelloberflächenrezeptors nutzbar gemacht wurde. Ein Team um Wolfgang Weber, Professor für Nuklearmedizin am TUM Klinikum, hat auf dieser Grundlage ein künstliches Gen in Zellen eingebaut, das dazu führt, dass diese an ihrer Oberfläche den Anticalin-Rezeptor „DTPA-R“ bilden. An der Spitze des Projektes standen Volker Morath und Katja Fritschle aus der Nuklearmedizin, die zusammen mit dem Team auch den passenden Radioliganden für DTPA-R, 18F-DTPA entwickelten. Gemeinsam mit Immuntherapie-Experte Dirk Busch, Professor für Medizinische Mikrobiologie, Immunologie und Hygiene der TUM, wurde das Verfahren mit CAR-T-Zellen erprobt.
Erwartungen erfüllt
Auf diese Weise konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in Versuchen mit Mäusen beispielsweise sichtbar machen, dass die Zellen tatsächlich in das betroffene erkrankte Gewebe wanderten und sich dort teilen. Sie konnten auch zeigen, dass der Radioligand schnell über die Nieren ausgeschieden wird, ausschließlich an Zellen mit dem künstlichen Rezeptor bindet und nicht mit anderen Vorgängen im Körper interferiert. Mehr noch: die Studie zeigte, dass auf diese Weise auch Gentherapien überwacht werden können, bei denen Viren als Werkzeug dienen, um Erbinformationen in Zellen zu verändern.
„Ein wichtiges Werkzeug“
„Seit einigen Jahren ist klar, dass neue medizinische Anwendungen wie Immun- und Gentherapien ein unglaubliches Potenzial haben“, sagt Studienleiter Prof. Wolfgang Weber. „Wir glauben, dass wir ein wichtiges Werkzeug geschaffen haben, mit dem wir solche Therapien sicherer machen können, indem wir besser verstehen, was im Körper geschieht.“ Noch steht die Entwicklung des Verfahrens am Anfang; bevor es in menschlichen Patienten zum Einsatz kommen kann, müssen unter anderem die Sicherheit und Wirksamkeit in klinischen Studien überprüft werden. Die Vorbereitungen hierfür und die Weiterentwicklung des Ansatzes für eine Kommerzialisierung laufen derzeit.
Für die Grundlagenforschung kann der Ansatz aus Sicht der Forschenden schon jetzt wichtige Erkenntnisse liefern. Zugleich soll das neue Verfahren dem Tierschutz dienen: Wenn Versuchstiere im Verlauf der Experimente kontinuierlich beobachtet werden können, lässt sich ihre Zahl bei der Entwicklung neuer Zell- und Gentherapien erheblich reduzieren.
Volker Morath, Katja Fritschle et al. „PET-based tracking of CAR T cells and viral gene transfer using a cell surface reporter that binds to lanthanide complexes”. Nature Biomedical Engineering (2025). DOI: 10.1038/s41551-025-01415-7.
- Die Weiterentwicklung des Ansatzes wird durch das GO‑Bio‑Initialprogramm des Bundesministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt und durch das britische National Centre for the 3Rs gefördert.
- Neben den oben genannten Personen hat auch PD Dr. Katja Steiger vom Institut für Pathologie der TUM wesentlich zu der Studie beigetragen.
- An Methoden, um Immunzellen mit Bildgebungsverfahren verfolgen zu können, wird vielerorts geforscht. An der TUM hat unter anderem das Start-up ImuVeo, das seine Wurzeln ebenfalls an der Klinik für Nuklearmedizin und der III. Medizinischen Klinik des TUM-Universitätsklinikum hat, ein Verfahren entwickelt, mit dem sich Immunzellen verfolgen lassen.
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Prof. Wolfgang Weber
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