Aufhebung der Immuntoleranz im Tumormikromilieu primärer Melanome im Hgf-Cdk4^R24C-Mausmodell durch eine kombinierte Chemo-Immuntherapie

Ziel dieser Arbeit war es, in einem neuen genetisch erzeugten Mausmodell die Interaktion zwischen Melanomzellen und melanomspezifischen T-Zellen zu untersuchen. Dabei wurden Resistenzmechanismen primärer Tumoren gegenüber einer durch T-Zellen vermittelten zytotoxischen Zerstörung ergründet und - auf diesen Erkenntnissen aufbauend – eine neue therapeutische Kombinationsstrategie zur Aufhebung der Immuntoleranz im Tumormikromilieu entwickelt. Das im Labor etablierte Hgf-Cdk4R24C–Mausmodell ist als experimentelles System von besonderer klinischer Relevanz, da es die molekulare Pathogenese humaner Melanome imitiert. Die Verwendung eines TZRtg Mausstammes, bei dem CD8+ zytotoxische T-Zellen ein von Melanozyten und Melanomzellen natürlicherweise exprimiertes Differenzierungsantigen erkennen, erlaubte die Untersuchung der spezifischen zellulären Tumorabwehr. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass primäre und metastasierte Melanome von adoptiv transferierten, tumorspezifischen Effektor-T-Zellen infiltriert, aber nicht erkannt und zerstört werden. Als mögliche Ursachen für diese Tumortoleranz wurde eine niedrige Expression von MHC-I Molekülen auf Tumorzellen und das Fehlen von proinflammatorischen Zytokinen im Tumor-Mikromilieu nachgewiesen. Um die zytotoxische Immunabwehr zu verstärken, wurde das angeborenen Immunsystems nach dem Vorbild einer Virusinfektion durch adjuvante Injektionen mit immunstimulierenden Nukleinsäuren aktiviert. Zusammen mit einer präkonditionierenden Chemotherapie konnte auf diese Weise eine präferentielle Zerstörung von Melanomzellen durch tumorspezifische T-Zellen in vivo erreicht werden. Die vier verschiedenen Wirkprinzipien der Kombinationstherapie (i.e. Chemotherapie, adoptiver Lymphozytentransfer, adenovirale Vakzinierung und immunstimulierende Nukleinsäuren als Adjuvans) führten gemeinsam zu einer zytotoxischen Entzündung im Tumorgewebe mit nachfolgender Tumorregression. Autoimmune Nebenwirkungen beschränkten sich auf lokale Felldepigmentierungen. Als Fazit ergibt sich, dass die klinische Übertragung ähnlicher Strategien für die kombinierte Aktivierung des angeborenen und des erworbenen Immunsystems bei Patienten mit fortgeschrittenem malignem Melanom eine neue, erfolgversprechende Therapieoption sein könnte

MITF and c-Jun antagonism interconnects melanoma dedifferentiation with pro-inflammatory cytokine responsiveness and myeloid cell recruitment.

Inflammation promotes phenotypic plasticity in melanoma, a source of non-genetic heterogeneity, but the molecular framework is poorly understood. Here we use functional genomic approaches and identify a reciprocal antagonism between the melanocyte lineage transcription factor MITF and c-Jun, which interconnects inflammation-induced dedifferentiation with pro-inflammatory cytokine responsiveness of melanoma cells favouring myeloid cell recruitment. We show that pro-inflammatory cytokines such as TNF-α instigate gradual suppression of MITF expression through c-Jun. MITF itself binds to the c-Jun regulatory genomic region and its reduction increases c-Jun expression that in turn amplifies TNF-stimulated cytokine expression with further MITF suppression. This feed-forward mechanism turns poor peak-like transcriptional responses to TNF-α into progressive and persistent cytokine and chemokine induction. Consistently, inflammatory MITF(low)/c-Jun(high) syngeneic mouse melanomas recruit myeloid immune cells into the tumour microenvironment as recapitulated by their human counterparts. Our study suggests myeloid cell-directed therapies may be useful for MITF(low)/c-Jun(high) melanomas to counteract their growth-promoting and immunosuppressive functions

Ultraviolet-radiation-induced inflammation promotes angiotropism and metastasis in melanoma

Intermittent intense ultraviolet (UV) exposure represents an important aetiological factor in the development of malignant melanoma(1). The ability of UV radiation to cause tumour-initiating DNA mutations in melanocytes is now firmly established(2), but how the microenvironmental effects of UV radiation(3,4) influence melanoma pathogenesis is not fully understood. Here we report that repetitive UV exposure of primary cutaneous melanomas in a genetically engineered mouse model(5) promotes metastatic progression, independent of its tumour-initiating effects. UV irradiation enhanced the expansion of tumour cells along abluminal blood vessel surfaces and increased the number of lung metastases. This effect depended on the recruitment and activation of neutrophils, initiated by the release of high mobility group box 1 (HMGB1) from UV-damaged epidermal keratinocytes and driven by Toll-like receptor 4 (TLR4). The UV-induced neutrophilic inflammatory response stimulated angiogenesis and promoted the ability of melanoma cells to migrate towards endothelial cells and use selective motility cues on their surfaces. Our results not only reveal how UV irradiation of epidermal keratinocytes is sensed by the innate immune system, but also show that the resulting inflammatory response catalyses reciprocal melanoma-endothelial cell interactions leading to perivascular invasion, a phenomenon originally described as angiotropism in human melanomas by histopathologists(6). Angiotropism represents a hitherto underappreciated mechanism of metastasis(7) that also increases the likelihood of intravasation and haematogenous dissemination. Consistent with our findings, ulcerated primary human melanomas with abundant neutrophils and reactive angiogenesis frequently show angiotropism and a high risk for metastases. Our work indicates that targeting the inflammation-induced phenotypic plasticity of melanoma cells and their association with endothelial cells represent rational strategies to specifically interfere with metastatic progression