Clinical Cooperation Unit G 105 Department of Applied Tumor Biology, German Cancer Research Center (DKFZ)

Transkript

1 Department of Applied Tumor Biology, Institute of Pathology University of Heidelberg Magnus von Knebel Doeberitz 4. SEC 2012 Clinical Cooperation Unit G 105 Department of Applied Tumor Biology, German Cancer Research Center (DKFZ)

2 Viren sind genetische Informationseinheiten, die sich in lebenden Zellen vermehren. Sie sind auf Wirtszellen angewiesen, die sie entweder durch ihre Vermehrung zerstören (lytische Viren), oder die sie infizieren und in ihnen verbleiben können, ohne die Wirtszelle zu zerstören (lysogene Viren, latente Viren).

3

4

5 Circa 8 % unseres Genoms besteht aus viralen Elementen, die im Lauf der Evolution in unser Erbgut aufgenommen wurden

6 Robert Weinberg: The Biology of Cancer ( Garland Science 2007)

7

8 Epstein-Barr Virus (EBV) Humanes T-Zell Leukämie Virus (HTLV) I & II Humanes Herpes Virus 8 ( HHV8) Hepatitis Viren Papillomviren Polyomaviren Burkitt`s Lmphom, Nasopharynx Karzinom (NPC) Magenkarzinome Lymphome bei immunsupprimierten Patienten akute T-Zellleukämie der Erwachsenen Kaposi -Sarkome Hepatozelluläres Karzinom Anogenitalkarzinome, Oropharynxkarzinom, Hautkrebs Merkelzellkarzinoma circa 20 % aller Krebserkrankungen gehen auf Virusinfektionen zurück

9 1. Erreger wirken als Genfähren für potentielle krebsauslösende Gene in menschliche Zellen 1. HPV 2. EBV 3. HTLVI / II 2. Durch Integration des Genoms der Erreger in das Genom der Wirtszellen kann es zur Transformation der infizierten Zellen kommen (HERV)(HBV)

10

11 Genom virale Proteine Replikation Zelllyse neue Viruspartikel 11

12 Einige Beispiele: Influenza Measles Rubeola Enteroviren (Polio) Hämorrhagische Fieber Dengue Ebola Chikungunya

13 SARS (severe acute respiratory tract syndrome) Coronavirus Influenza A,B,C Dengue fever West nile fever AIDS Orthomyxoviren Flaviviren (Insekten als Vektoren) HIV (human immunodeficiency virus type I) Ein großer Teil der pandemischen Infektionen des Menschen stammen von Tieren ab.

14

15

16

17

18

19

20 Infektion von Stammzellen Expansion der infizierten Zellen lytische Phase der Virusvermehrung nur in terminal infizierten Zellen

21 Tumorvirus: Genom virale Proteine Replikation Zelllyse Vermehrung latente Infektion der infizierten Replikation Zelllyse Zellen neoplastische Transformation der infizierten Zellen

22 krebsauslösende Viren sind sehr weit verbreitet zwischen Infektion und Tumorwachstum liegen oft viele Jahre oft können viele Gewebe infiziert sein, die Tumoren entstehen aber vorzugsweise nur in sehr wenigen, besonders differenzierten Geweben

23 durch Viren In Krebszellen können sich die Viren in aller Regel nicht vermehren (nicht permissiv) Krebszellen weisen ein latentes Genexpressionmuster der Viren auf Immunsuppression ist ein wichtiger Ko-faktor der Krebsentstehung chemische Karzinogene fördern die Krebsentstehung

24 Lountzis N and Rahman O. N Engl J Med 2008;359:177 Eine 34-Jahre alte Patientin unterzog sich einer Nierentransplantation aufgrund einer chronisch-idiopathischen Glumerolonephritis. 4 Jahre später entwickelte sie zunächst kleine Warzen an ihren distalen Fingerspitzen

25 Dies umfasst nicht: non-melanoma Hautkrebs post-transplantation lymphoproliferative disease (PTLD), die sehr viel häufiger auftreten. Vajdic and van Leeuwen, Int. J. Cancer. 2009, 125:

26 γ-herpes viruses HHV 8 EBV Human papillomaviruses (HPV) α-hpv types β HPV types Mit γ-herpes- und Papillomviren Ein ähnliches Tumorspektrum zeigt sich auch bei Patienten, die an anderen mit Immunsuppression einhergehenden Erkrankungen leiden. (z.b. HIV-Infektionen /AIDS). assoziierte Tumoren stellen den größten Anteil der Post-Transplantationsmalignome dar. Vajdic and van Leeuwen, Int J Cancer. 2009, 125:

27 > 120 Types kutane Typen Mukosa Typen low risk (n= 12) high risk (n = 15) de Villiers et al., Virology 324 (2004) 17 27

28 Strikter Wirtstropismus Replikation nur in Plattenepithelzellen Strikt differenzierungsabhängiger Vermehrungszyklus im Epithel

29 das klinische Erscheinungsbild weist darauf hin, dass nur eine einzige infizierte Zelle zur Läsion auswächst obwohl die Läsionen sehr viel neue Viren produzieren, breiten sich die Läsionen meistens nicht flächenartig aus dies weist darauf hin, dass die meisten Zellen gut vor neuen Infektionen geschützt sind. dieser hypothetische Schutzmechanismus scheint nur in einzelen Zellen zu versagen

30

31 HR-HPVs

32 Disfiguring generalized verrucosis in an indonesian man with idiopathic CD4 lymphopenia Alisjahbana et al., Arch Dermatol Jan;146(1):69-73.

33 Transformation primärer Zellen Hemmung des malignen Phänotyps durch Hemmung der E6 & E7 Genfunktionen

34 persistierende Infektion glanduläres Epithel Plattenepithel latente Infektion permissive Infektion transformierende Infektion

35 E6 E7 E6 E7 E6 E7 E6 E7 p16 p16 p16 p16 E6 E7 p53 prb p16 INK4a E6 inaktiviert p53 und verhindert Apoptose E7 inaktiviert prb und aktivatiert die Zellteilung. geschädigter Zellen.. p16 INK4a ist ein spezifischer Marker für HPV-transformierte Zellen

36

37 The PALMS trial (> women ) specificity Pap Test CINtec plus P16 / Ki67 HPV HC2 sensitivity Ridder et al., IPV conference 2010 Montreal

38 Die Inzidenz der HPV-Infektionen ist ähnlich an Zervix Penis Vagina, Vulva Anus und Oropharynx Aber die Inzidenz der HPVassoziierten Karzinome ist sehr unterschiedlich

39 Warum?

40 transformierende HPV-Infektionen kommen fast ausschließlich am Übergang von einschichtigem Zylinderpithel in mehrschichtiges Plattenepithel vor

41 DNA-Methylierung ist ein wichtiger Mechanismus der Kontrolle der Genexpression in differenzierenden Zellen Durch Methylierung können Gene inaktiviert werden Durch Entfernen dieser Methylgrupen können die selben Gene wieder aktiviert werden transcription CH 3 CH 3 factor gene off on

42 Molekulare Mechanismen, die die Plattenepitheldifferenzierrung steuern, regulieren vermutlich auch die Expresssion der HPV-Gene und die HPV-Replikation. Methylierung des HPV-Genoms wurde oft beobachtet. Ist die Methylierung des HPV-Genoms an die plattenepitheliale Differenzierung gekoppelt, und wenn ja, wie beinflusst das die Expression der viralen Gene und die HPV-Replikation?

43 Before microdissection After microdissection Normal Basal Superficial Intermediate CIN 1 CIN 3 Superficial Basal Intermediate CINX CINX p16 L1 L1 p16 CIN3

44

45 latent HPV-Replikation produktive HPV-Infektion E2BS1 Methylierung! transformierende HPV-Infektion Basalzellen wenig E6 / E7 p16 INK4a - viel E6 / E7 p16 INK4a + regulierte deregulierte HPV-Genexpression Zellen an der Transformationzone, die entweder in Plattenepithel oder glanduläres Epithel differenzieren können, favorisieren die spezifische Methylierung der E2BS1 und triggern so die neoplastische Transformation.

46

47

48 Durch intramuskuläre Injektion von sog. VLPs, die aus dem HPV L1-Protein bestehen, können hohe Titer neutralisierender Antikörper induziert werden. Diese Antikörpertiter binden an infektiöse Viruspartikel und reduzieren, die Menge an Viren, die in eine Zellen eindringen können. Selbst wenn nicht alle Viruspartikel neutralisiert werden, reicht die Reduktion der Viruslast, die in eine Zelle eindringen kann, aus, um klinische Läsionen sicher zu verhindern.

49 H1 Parvoviren sind autonom replizierende Parvoviren, die für den Menschen apathogen sind Vermehren sich gut in humanen Tumorzellen und führen zur Lyse vor allem schnell wachsender Tumorzellen Der lytische Infektionzyklus des H1-Virus in menschlichen Zellen könnte eine geeignete Therapiemöglichkeit für maligne Tumoren darstellen

50

51

52 Study Group 1: 9 pts with GBM complete and partial resection intratumoral application of IMP three dose levels Study Group 2: 9 pts with GBM complete and partial resection intratumoral and intravenous application of IMP three dose levels

53 Wenn wir die Geheimnisse der Virus- Latenz viel genauer zu verstehen lernen, werden wir vermutlich Mittel finden, dieses Prinzip auch für Krebstherapie besser zu nutzen!

54