Hintergrund: In einer Vielzahl von Tierexperimenten konnte gezeigt werden, dass malignes Wachstum nach Laparotomie deutlich gesteigert sein kann. Die Mechanismen, welche dieser Beobachtung zugrunde liegen sind bisher nur ungenügend erforscht. Die Schwere des chirurgischen Traumas durch Verletzung der Bauchwand kann mit postoperativer pulmonarer Dysfunktion korrelieren und Änderungen im Hämostasesystem hervorrufen. Durch diese Beeinflussung von Organsystemen und funktionellen Systemen könnten intra- und/ oder postoperativ Bedingungen entstehen, welche das Wachstum pulmonaler, hämatogener Metastasen begünstigen. Die Hypothesen der vorliegenden Studie waren: (a) eine Reduktion des chirurgischen Traumas und (b) die Induktion einer spezifischen Immunantwort gegen die malignen Zellen führen zu einer signifikant geringeren pulmonalen Metastasierung. Beide Hypothesen wurden im Tiermodel getestet. Die Tumorzellen wurden intravenös verabreicht und bildeten pulmonale Metastasen. Methodik: In Studie 1 wurde die Inzidenz von Lungenmetastasen nach Laparotomie (OP) oder Anlage eines CO2 Pneumoperitoneums bestimmt. Insgesamt 60 Tiere wurden in 3 Gruppen aufgeteilt (n=20/Gruppe): Kontroll-Gruppe, Laparoskopie-Gruppe und Laparotomie-Gruppe. 1 x 105 TA3Haushka Adenocarcinom-Zellen wurden direkt im Anschluss an den Eingriff intravenös verabreicht. In Studie 2 wurde die Wirkung einer perioperativen Immunstimulation auf die Entstehung pulmonaler Metastasen untersucht. Insgesamt 100 Tiere wurden in 5 Gruppen aufgeteilt (n=20/Gruppe): Kontroll-Gruppe, Laparotomie-Gruppe (OP), OP + Monophosphoryl Lipid A (MPLA), OP + lysierte Tumorzellen (LTC), OP + MPLA + LTC. Das Vakzine bestand aus 5 x 105 lysierten TA3Ha Tumorzellen (LTC) und wurde fünfmal präoperativ und einmal postoperativ verabreicht. Monophosphoryl Lipid A, ein nichttoxisches Lipopolysaccharid-Derivat wurde in der OP + MPLA Gruppe als Immunstimulans und in der OP + MPLA + LTC Gruppe als Adjuvans verwendet. Allen Versuchstieren wurden analog zu Studie 1 105 TA3Haushka Adenocarcinom-Zellen direkt im Anschluss an den Eingriff verabreicht. Am 14. postoperativen Tag wurden die Tiere getötet, die Lungen entnommen und die Anzahl der pulmonalen Metastasen bestimmt. Ergebnisse: Studie1: Verglichen mit der Kontroll- und Laparoskopie-Gruppe entwickelten die Tiere der Laparotomie-Gruppe signifikant mehr Lungenmetastasen. Zwischen Kontroll- und Laparoskopie-Gruppe bestand kein statistischer Unterschied. Studie 2: Die Tiere der OP + LTC Gruppe und OP + LTC + MPLA Gruppe zeigten signifikant weniger pulmonale Metastasen im Vergleich zur OP Gruppe allein. Nur 30% der Tiere der OP + LTC + MPLA Gruppe entwickelten Lungentumoren. Im Gegensatz dazu traten bei 100% der Tiere der OP Gruppe Lungenmetastasen auf. Zusammenfassung: Das operative Trauma einer Laparotomie war assoziiert mit einer deutlich gesteigerten Inzidenz pulmonaler Metastasen. Die Induktion einer spezifischen Immunantwort gegen die intravenös verabreichten Tumorzellen bewirkte eine deutlich geringere Anzahl pulmonaler Metastasen. / Background: Subcutaneous tumor growth and establishment is increased after laparotomy; significantly smaller increases have been noted after CO2pneumoperitoneum (CO2 pneumo). Less is known about the impact of surgery on the fate of blood borne tumor cells. The extent of surgical abdominal wall trauma also correlates with the extent of early postoperative pulmonary dysfunction and changes of the haemostasis. These changes may favor lung metastases (mets) formation. This study's hypotheses were: (a) a reduction in surgical trauma or (b) a specific immune up-regulation would limit lung mets formation. An intravenous tumor cell injection lung met model was used to test these hypotheses. Methods: Study 1 determined the incidence of lung mets after sham laparotomy (OP) and CO2 pneumo. Three groups were studied (n=25/group): Anesthesia control (AC), CO2 pneumo, and OP. 1 x 105 TA3Haushka adenocarcinoma cells were inoculated via tail vein injection into all mice immediately after surgery. Study 2 determined the impact of perioperative immunomodulation on lung mets formation. Five groups were studied (n=20/group): AC, OP, OP + Monophosphoryl Lipid A (MPLA), OP + lysed tumor cells (LTC), or OP + MPLA + LTC. The vaccine consisted of 5 x 105 lysed TA3Ha tumor cells (LTC) and was given 5 times preop and once postop to the vaccine groups. MPLA, the nontoxic moiety of lipopolysaccharide, was used both as a vaccine adjuvant in the OP + MPLA + LTC group and as a nonspecific perioperative immune up-regulator in the OP + MPLA group. Five periop injections of MPLA were given to the OP + MPLA group. All mice were given tail vein injections of tumor cells after surgery. Fourteen days after surgery all mice were sacrificed, the lungs transected en bloc, and India ink injected into the trachea. The lungs were placed in Fekete's solution to counterstain the tumor foci white. The number of surface lung metastases was determined by two blinded observers, separately. Results: In Study 1, there were significantly more lung tumors in the OP group than the AC group or the CO2 Pneumo group.There were no significant differences in the number of metastases between the AC and the CO2 Pneumo groups or in the incidence of animals in each group with 1 or more lung mets. In Study 2 significantly fewer metastases were noted for the Op + LTC group and the OP + LTC + MPLA group when compared to the OP group. Significantly fewer of the OP + LTC + MPLA group mice developed one or more lung tumors than in the OP, OP + MPLA, and the OP + LTC groups. Conclusions: Full sham laparotomy was associated with more postoperative lung metastases than CO2 pneumo or anesthesia alone in this murine model. Up-regulation of the immune system in the perioperative period with lysed tumor cells, alone or in combination with MPLA, resulted in significantly fewer postoperative lung metastases.

Background: Birch pollen is an important outdoor allergen able to aggravate symptoms in atopic dermatitis (AD). Specific immunotherapy (SIT), an established procedure for allergic airway diseases, might also represent an attractive therapeutic option for the causal treatment of allergen-triggered cutaneous symptoms in these patients. Studies with house dust mite SIT have already shown beneficial effects in AD patients, whereas the safety and efficacy of SIT with birch pollen extract in AD patients have not been studied so far. The aim of this study was to evaluate for the first time the safety and efficacy of SIT with a depigmented polymerized birch pollen extract in AD patients. Methods: Fifty-five adult patients with moderate-to-severe AD and clinically relevant sensitization to birch pollen received SIT for 12 weeks. SIT was continued during birch pollen season. The assessment of safety, the total SCORAD value, and the Dermatology Life Quality Index (DLQI) were evaluated. Results: The median total SCORAD value was reduced by 34% (p < 0.001) during the course of treatment and the mean DLQI improved by 49% (p < 0.001) despite strong simultaneous birch pollen exposure. Eight patients (14.5%) developed systemic reactions and 19 patients (34.5%) developed local reactions which were of mild intensity in most cases. No patient discontinued the study prematurely due to adverse drug reactions. Coseasonal treatment was well tolerated. Conclusion: SIT with a depigmented polymerized birch pollen extract leads to significant improvement of the SCORAD value and the DLQI in patients suffering from moderate-to-severe AD sensitized to birch pollen. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

Hintergrund und Fragestellung: Seit Einführung der Immuncheckpointinhibitortherapie beim malignen Melanom konnte das Überleben der Patienten deutlich verbessert werden. Ein weiteres wichtiges Qualitätsmerkmal in der Onkologie neben dem Überleben ist die Lebensqualität, da diese für Therapie und Behandlung eine entscheidende Rolle spielt. Die Erfassung der HRQoL beim malignen Melanom unter ICI-Therapie ist unter Routinebedingungen sowie im Survivorship bisher unzureichend. Die vorliegenden Daten zur HRQoL aus klinischen Studien zeigen zudem eine Diskrepanz, da trotz hoher Toxizität keine Reduktion der Lebensqualität sichtbar war. In dieser Arbeit sollten Daten zu Symptomlast und HRQoL von Patienten während ICI-Therapie (Treatmentgruppe) sowie Patienten im Survivorship (Survivorgruppe, mindestens ein Jahr Therapie- und Rezidivfreiheit) generiert und miteinander verglichen werden. Es sollte überprüft werden, ob sich die Diskrepanz der HRQoL durch Erfassung dieser unter Routinebedingungen und den Einsatz krankheits-/therapiespezifischer Instrumente auflösen lässt und ob die Lebensqualitätsabfrage durch ein spezifisches Instrument besser differenziert werden kann. Material und Methoden: Es wurde eine Querschnittsstudie mit einmaliger Lebensqualitätsbefragung an einer Studienpopulation mit 73 Patienten unter aktiver ICI-Therapie und einer Survivorgruppe bestehend aus 26 Patienten durchgeführt. Dabei verwendete Instrumente waren der EORTC QLQ-C30 für die Gruppe unter aktiver Therapie bzw. der SURV100 für die Survivorgruppe und für beide Gruppen ein nach Expertenmeinung zusammengestellter Fragebogen aus Items des PRO-CTACE-Katalogs. Die Fragebogenauswertung erfolgte mittels Itemanalyse, deskriptiven Analysen, Spearman-Korrelation und explorativen Faktorenanalysen mit Maximum-Likelihoodschätzung. In der Gruppe unter aktiver Therapie erfolgte zusätzlich eine Subgruppenanalyse beider Fragebögen. Ergebnisse: In der Treatmentgruppe erhielten 78% eine PD1-Monotherapie und 22% Nivolumab/Ipilimumab. Bei den Survivors erhielten 96% eine PD1-Monotherapie und 4% die Kombinationstherapie. Die HRQoL der Treatmentgruppe (61,0 [±21,6]) lag gering unter der der Survivorgruppe (67,0 [±19,4]) und war somit gegenüber Normalbevölkerung und den Ergebnissen der klinischen Studien ebenfalls reduziert. Häufig berichtete Symptome waren in beiden Gruppen Xerosis cutis (67% Treatmentgruppe vs. 69% Survivorgruppe) und sexuelle Probleme (47% vs. 50%). Die Treatmentgruppe zeigte häufig Pruritus (51%) und Xerostomie (49%), die Survivors Gelenkschmerzen (77%) und Gedächtnisprobleme (54%). Die Symptome waren selten stark, insbesondere bei den Survivors und entsprachen weitgehend den Literaturangaben. Es zeigte sich im PRO-CTCAE ein nicht linearer Zusammenhang zwischen Frequenz, Stärke und Interferenz der Symptome. Haupteinflussfaktoren auf die HRQoL waren Fatigue und physische Funktion. Der therapiespezifische PRO-CTCAE konnte gegenüber dem QLQ-C30 weitere relevante Symptome wie Xerostomie, Hyp-/Dysästhesien oder sexuelle Probleme erfassen. In der Itemanalyse konnten für die jeweilige Gruppe ungeeignete Items der Fragebögen identifiziert werden. In der Subgruppenanalyse zeigten sich statistische auffällige Differenzen der HRQoL und Symptomlast hinsichtlich Geschlechts, eingesetztem ICI, Alters, ECOG, Vortherapie, Hirnmetastasierung und stattgehabter Nebenwirkung unter Therapie. Schlussfolgerungen: Bei einer ähnlichen HRQoL konnten Unterschiede in der Symptomlast zwischen Treatment- und Survivorgruppe festgestellt werden. Die HRQoL der Treatmentgruppe zeigte sich gegenüber den Ergebnissen klinischer Studien reduziert, was ein Hinweis darauf sein kann, dass sich unter Routinebedingungen im Vergleich zu klinischen Studien andere Outcomes zeigen. Ein krankheits-/therapiespezifisches Instrument bringt einen Zugewinn in der Symptomabfrage und kann eine bessere Differenzierung erlauben. Es werden weitere Daten zu spezifischen Aspekten der ICI-Therapie wie geschlechterspezifische Unterschiede oder Auswirkungen auf die Neurokognition oder Fertilität benötigt. / Background and objective: Since the introduction of immune checkpoint inhibitor therapy for malignant melanoma, there was a noticeable improvement of survival. In addition to survival, quality of life is another important quality criterion in oncology, as it plays a decisive role in therapy and treatment. Data on HRQoL of patients with melanoma undergoing an immune checkpoint inhibitor therapy under routine conditions, as well as data on melanoma survivors, have been insufficient so far. The available data on patients with melanoma and immune checkpoint inhibitor therapy show a gap, as no reduction in quality of life was visible despite high toxicity. The aim of this study was to generate and compare data on symptom burden and HRQoL of patients undergoing ICI therapy (treatment group) with patients in survivorship (survivor group, at least one year free of therapy and recurrence). It should be examined whether the gap of the HRQoL could be solved with measuring HRQoL on routine conditions and using a disease- and therapy-specific instrument and whether the quality-of-life survey can be better differentiated by a specific instrument. Methods: There was a one-time survey about HRQoL to a group of 73 patients receiving immune checkpoint inhibitor therapy and a group of survivors containing 26 patients. The used questionnaires were the EORTC QLQ-C30 for the group with ongoing therapy, the SURV100 for the survivor group and for both groups a questionnaire including items of PRO-CTCAE catalogue. The analysis of the questionnaires was based on item analysis, descriptive analysis, spearman correlation and exploratory factor analysis. Additionally, for the group receiving therapy, a subgroup analysis was done. Results: In the treatment group, 78% of the patients received PD-1-monotherapy and 22% Nivolumb/Ipilimumab. In the survivor group, 96% were undergoing PD1-monotherapy and 4% combined therapy. The HRQoL of the treatment (61,0 [±21,6]) group was slightly lower than the HRQoL of the survivor group (67,0 [±19,4]) and was lower than general population norm data and the outcomes of clinical trials. Common symptoms in both groups were xerosis cutis (67% treatment group vs. 69% survivor group) and sexual problems (47% vs. 50%). The treatment group frequently reported pruritus (51%) and xerostomia (49%), the survivor group aching joints (77%) and memory loss (54%). The symptoms were often mild to moderate, especially in the survivor group and had already been partially reported in literature. There was no linear correlation between frequency, strength and interference of symptoms in the PRO-CTCAE. Main impact factors on quality of life were fatigue and physical function. The therapy-specific PRO-CTCAE could identify new relevant symptoms like xerostomia or dysesthesia in comparison to the QLQ-C30. The item analysis showed not suitable items in each questionnaire for the corresponding group. Subgroup analysis showed statistical conspicuity for sex, immune checkpoint inhibitor, age, performance status, brain metastasis, adverse events and previous therapy. Conclusions: With similar HRQoL, differences in symptom burden were found between the treatment and the survivor group. Patients with immune checkpoint inhibitor therapy reported lower HRQoL than patients in clinical trials, which could show that real world experience could lead to different outcomes than clinical trials. It was shown that a disease and therapy specific questionnaire could measure more symptoms and better distinguish quality of life. Further data is needed on specific aspects of ICI therapy such as gender-specific differences or effects on neurocognition or fertility.

Krebs und Infektionskrankheiten, wie z.B. Influenza, stellen zwei der großen Bedrohungen für die Menschheit dar. Gerade durch den demographischen Wandel sind immer mehr Menschen gefährdet. Mathematische Modelle von Krankheiten decken verschiedene Detailebenen ab -- von epidemologischen Modellen der Virusinfektion bis zu intrazellulären Modellen der Signaltransduktion in einzelnen Krebszellen. Diese Modelle, sofern sie anhand von biologische Daten kalibriert wurden, können sich als sehr nützlich erweisen um Hypothesen zu bisher unbekannten Wechselwirkungen zu generieren, Wirkstoffkandidaten vorherzusagen, und die Funktionsweise von existierenden Wirkstoffen besser zu verstehen. Im Rahmen dieser Arbeit möchte ich mehrere Projekte vorstellen, in denen prädiktive mathematische Modelle dazu benutzt wurden, tiefere Einblicke in die biologischen Prozesse zu gewinnen und die Therapieansätze bei Krebserkrankungen und den damit verbundenen Gesundheitsproblemen zu verbessern. Im ersten Teil geht es um die Bedeutung von gemeinschaftlich entwickelter Software für die Systembiologie. Eine offene und erweiterbare Modellierungssoftware ermöglicht es ständig verbessert zu werden und an die Bedürfnisse der Nutzer angepasst zu werden. Im zweiten Projekt wurden die intrazellulären Prozesse während der frühen Influenza A Infektion untersucht. Durch eine Kombination von biologischen Messungen und mathematischer Modellierung konnte der Abbau von viraler RNA wähernd des Transportes durch das Wirtszellzytoplasma als limitierender Faktor für die erfolgreiche Infektion identifiziert werden. Mit Hilfe eines experimentell modifizierten viralen Hämagglutintin-Proteins mit veränderter pH-Abhängigkeit konnte gezeigt werden, dass sich der Abstand zum Zellkern, in dem das virale Genom freigesetzt wird, vergrößert. Die Modellvorhersage, dass die Infektion dadurch weniger effektiv wird, konnte experimentell bestätigt werden. Im dritten Projekt beschäftigte ich mich mit gesundheitlichen Problemen, die im Zusammenhang mit einer Krebserkrankung und deren Behandlung auftreten können. Chemotherapie oder die Krebserkrankung selbst führt bei vielen Patienten zu einer Blutarmut (Anämie). Diese wird aktuell entweder durch regelmäßige Bluttransfusionen oder durch Verabreichung von sogenannten Erythropoiesis-Stimulating Agents (kurz: ESA, zu Deutsch: Erythropoese-stimulierende Substanzen) behandelt. Mithilfe eines publizierten mathematischen Modells zur ESA-EpoR Interaktion konnten die Bindungseigenschaften verschiedener ESAs charakterisiert und zudem die Anzahl der Bindungsstellen auf unterschiedlichen Zelllinien bestimmt werden. Durch eine Erweiterung des Modells mit einem pharmakokinetischen und -dynamischen Teil konnte die Dosierung für Anämiepatienten retrospektiv verbessert werden. Das letzte Projekt stellt eine computerbasierte Methode zur Analyse und Entschlüsselung der zellulären Zusammensetzung von Tumorproben dar. In den vergangenen Jahren wurde vermehrt eine neue Klasse von Krebsmedikamenten entwickelt, die sich das körpereigene Immunsystem zunutze macht, um den Krebs zu bekämpfen. Das Funktionieren dieser Medikamente hängt jedoch davon ab, ob bestimmte Immunzellen in der Umgebung des Tumors vorhanden sind. Auf Grundlage von Einzelzell RNA-Sequenzierungsdaten konnte eine existierende Methode so erweitert werden, dass nunmehr auch Proben von soliden Tumoren entschlüsselt werden können. Zudem wurden die Einflüsse von verschiedenen Faktoren, wie etwa der Gewebeherkunft oder dem verwendeten Algorithmus, systematisch ausgewertet. Zusammengefasst habe ich in dieser Arbeit dargestellt, wie prädiktive Computermodelle dazu verwendet werden können bestehende Behandlungsansätze zu verbessern und neue Wirkstoffkandidaten zu identifizieren. / Cancer and infectious diseases, such as influenza infection, represent major threats to the human population, especially since demographic change makes more and more people vulnerable. Mathematical modeling of disease covers several layers of detail ranging from epidemiological models for infection spread to cancer-associated signaling within individual cells. These models, when being calibrated to biological data, can provide useful means for generating hypothesis of priorly unknown interactions, predicting drug targets for novel therapeutic substances and for improving the understanding and efficient functioning of existing treatment strategies. In this thesis, I present several projects in which predictive computational models are utilized to gain deeper insights into the biological processes and to improve therapy of cancer and associated health problems. The first part highlights the importance of community-driven software development for systems biology applications. Efficient, yet expandable and open software continuously improves, driven by an active community of users and developers. In the second project, the intracellular processes during the early influenza A infection are investigated. Using a combination of experimental measurements and mathematical modeling, degradation of the viral genome during its diffusion through the cytoplasm could be identified as a limiting factor for a successful infection. By experimentally increasing the pH sensitivity of the viral hemagglutinin protein, the distance of diffusion was increased and the computationally predicted decrease in infectivity could be validated in experiment. The third project deals with cancer-associated health issues and their treatment. Patients suffering from anemia, caused by the cancer itself or as a side-effect of chemotherapy, are treated either with blood transfusions or with an erythropoiesis stimulating agent (ESA). By adapting a published model of ESA-EpoR interaction, not only the biochemical properties of different ESAs could be characterized in silico but also the number of binding sites (i.e. Epo receptors on the cell surface) in different cell lines was accurately determined. The model was extended by a pharmaco-kinetic and -dynamic part. The combined ESA-EpoR-PK/PD model could be utilized to retrospectively optimize the dosing regimen of patients suffering from anemia. In the last project, a computational method for analyzing and deciphering the cellular composition of bulk tumor samples is presented. Only recently, a new class of anti-cancer drugs was introduced recruiting the body’s own immune system to combat malignant tissue. However, the efficient functioning of these immunotherapeutical drugs heavily depends on the presence of specific immune cells in the tumor micro-environment. Based on single-cell RNA sequencing data, an existing method for computational deconvolution could be adapted for data from solid tumor tissue and its performance was benchmarked. Taken together, in this thesis I present approaches how predictive computational models can be utilized to render more efficient existing treatment strategies.

Das Neuroblastom (NB) ist ein solider, extrakranieller Tumor neuroektodermalen Ursprungs, der sich im Kleinkindalter manifestiert. Ein etabliertes Zielantigen für die passive Immuntherapie beim NB ist das Disialogangliosid GD2. Aufgrund der geringen oder fehlenden Expression von MHC Klasse I Molekülen sowie der Tatsache, dass die Lyse von NB-Zellen durch verschiedene Mechanismen der natürlichen Zytotoxizität von NK-Zellen vermittelt werden kann, stellt eine auf NK-Zellen basierende Therapie einen vielversprechenden Ansatz zur Behandlung dieser Erkrankung dar. Auf dieser Grundlage wurde eine NK-Zelllinie generiert, die einen GD2-spezifischen chimären Antigenrezeptor (CAR) exprimiert (NK-92-scFv(ch14.18)-zeta). Die Hauptbestandteile dieses CARs sind ein Einzelkettenantikörper, welcher die variablen Regionen des GD2-spezifischen Antikörpers ch14.18 enthält, und die CD3ζ-Kette als signaltransduzierende Komponente. Im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass NK-92-scFv(ch14.18)-zeta in der Lage sind, auch Chemotherapie-resistente GD2-positive NB-Zelllinien effektiv abzutöten und dass dabei die Interaktion des CARs mit GD2 den Hauptmechanismus darstellt. Die anti-tumorale Wirkung von NK-92-scFv(ch14.18)-zeta in vivo wurde in einem Chemotherapie-resistenten GD2-positiven Xenograft-Mausmodell gezeigt. Die wiederholte Applikation von NK-92-scFv(ch14.18)-zeta in Kombination mit IL-2 resultierte in einem signifikant verlangsamten Tumorwachstum und einem verbesserten Überleben. Die Ergebnisse dieser Arbeit belegen, dass GD2-spezifische NK-92 das Potential für eine zukünftige klinische Anwendung besitzen. Demnach stellt der Einsatz einer solchen GD2-spezifischen NK-Zelllinie, die unter GMP-Bedingungen expandiert werden kann und zu jeder Zeit in einer standardisierten Qualität verfügbar wäre, eine vielversprechende Alternative zur Behandlung von Hochrisikopatienten dar, deren Erkrankung nicht mehr auf die Standardtherapie anspricht. / Neuroblastoma (NB) is a solid extracranial childhood malignancy of neuroectodermal origin. The Disialoganglioside GD2 is an established antigen for passive immunotherapy of NB. Cellular therapy of NB with natural killer (NK) cells is especially appealing because MHC class I expression is absent or low in most NB, rendering this tumor sensitive to NK cell recognition. Additionally, natural cytotoxicity of NK cells, mediated by interaction of activating NK cell receptors and their respective ligands on tumor cells, has been shown to play a role in lysis of NB cells. It is therefore tempting to assume that a combination of passive immunotherapy with GD2-specific antibodies and adoptive transfer of NK effector cells would result in an improved NB therapy. To achieve this goal an NK cell line expressing a GD2-specific chimeric antigen receptor (CAR) was engineered: NK-92-scFv(ch14.18)-zeta. This CAR consists of a GD2-specific scFv-fragment, which was generated from ch14.18, and the CD3ζ-chain as intracellular signal-transducing domain. Within this thesis, GD2-specificity of NK-92-scFv(ch14.18)-zeta as well as efficacy towards GD2-expressing NB cell lines, including relapse cell lines that exhibit partial or multidrug resistance were demonstrated. Blocking the interaction between the CAR and GD2 resulted in almost complete abrogation of NK-92-scFv(ch14.18)-zeta-mediated lysis of GD2-positive NB cell lines in vitro, indicating that this interaction is the main mechanism of activation of NK-92-scFv(ch14.18)-zeta. Importantly, repeated application of NK-92-scFv(ch14.18)-zeta in combination with IL-2 significantly decreased tumor growth and prolonged survival of mice in an aggressively growing drug-resistant xenograft NB mouse model. These findings suggest that GD2-specific NK-92 has potential for a future clinical application as NB-specific effector cells that would be ready on demand in a standardized quality.

Die Zytokine Interleukin-2 und Interferon-a2a nehmen eine zentrale Stellung bei der Behandlung von Patienten mit metastasierten Nierenzellkarzinomen ein. Im klinischen Teil der Arbeit wurde die Effektivität der Chemoimmuntherapie monozentrisch an 107 Patienten untersucht. Es zeigte sich eine Rate objektiver Remissionen von 22 % (95 % CI 14,6 - 31,3 %) mit einer zusätzlichen Rate an vorübergehenden Stabilisierungen von 46 %. Das mediane Überleben lag bei 19 Monaten mit einer kalkulierten 5-Jahres-Überlebensrate von 17 %. In der multivariaten Analyse zeigte sich eine hochsignifikante Abhängigkeit vom Karnofsky-Performance-Index der Patienten. Bei den 83 Patienten mit einem Karnofsky-Performance-Index von über 80 % lag das mediane Überleben bei 23 Monaten mit einer kalkulierten 5-Jahres-Überlebensrate von 21 %. Diese Untersuchungsergebnisse rechtfertigen eine weitere Prüfung der Kombination von Interleukin-2, Interferon-a2a und 5-Fluorourazil im Rahmen prospektiver klinischer Studien. In Weiterentwicklung der klinischen Aspekte zur Zytokin-basierten Immuntherapie war es die Aufgabenstellung des experimentellen Teils dieser Arbeit, die Bedeutung von 70 kDa Hitzeschockproteinen (HSP70) beim Nierenzellkarzinom zu untersuchen. Neben ihrer Funktion im Rahmen der zellulären Stressverarbeitung haben Mitglieder der HSP70-Familie (HSP72 und HSP73) eine außerordentliche Bedeutung für tumorimmunologische Fragestellungen erlangt, die sich aus der immunologischen Signalfunktion, der HSP72-vermittelten Interaktion von immunologischen Effektorzellen und Tumorzellen und der Beteiligung von HSP70 an der Peptidprozessierung in malignen Zellen ergeben. An einer Nierenkarzinomzelllinie und an Primärzellen von Nierenkarzinomen konnte die HSP72-Oberfächenexpression durchflusszytometrisch auf der Tumorzelloberfläche nachgewiesen und an der Zelllinie mit einer erhöhten Lyse der Tumorzellen durch Interleukin-2 stimulierte NK-Zellen korreliert werden. Im Gegensatz zu bisherigen Literaturbefunden zeigte sich in diesem Modell jedoch, dass die Membranexpression von HSP72 nicht nur auf maligne Zellen beschränkt, sondern auch bei renalen Zellen aus Normalgewebe nachzuweisen war. In einer immunhistochemischen Studie zur basalen, zytoplasmatischen HSP72-Expression zeigte sich univariat eine signifikante Korrelation einer hohen HSP72-Expression und dem Überleben der Patienten. In einer multivariaten Analyse konnte das Ausmaß der HSP72-Expression als unabhängiger prognostischer Parameter identifiziert werden, der auch mit dem Ansprechen auf eine Chemoimmuntherapie korreliert. Die klinische Etablierung spezifisch wirksamer Vakzinen nimmt eine zentrale Rolle bei der Entwicklung neuer Behandlungsmethoden des metastasierten Nierenzellkarzinoms ein. Dabei spielen Vakzinen auf der Basis von HSP-Peptid-Vakzinen eine besondere Rolle. Ein weiterer Bestandteil der experimentellen Arbeiten war daher in der Entwicklung einer Methode zur Aufreinigung von HSP70-Peptid-Komplexen. Mit der ADP-Affinitätschromatographie konnte eine Methode zur Anwendung gebracht und patentiert werden, durch die sich HSP70-Peptid-Komplexe aus Tumorzellen anreichern lassen. Die HSP70-Peptid-Komplexe sind einerseits für HSP-basierte Vakzinekonzepte verfügbar oder können andererseits für die Identifikation und Charakterisierung HSP70-gebundenener biologisch-aktiver (immunogener) Peptide genutzt werden. Die vorliegenden Untersuchungsergebnisse demonstrieren, dass HSP72 per se eine prognostische Bedeutung beim Nierenzellkarzinom besitzt und weisen auf die potentielle Bedeutung von HSP72 als immunologische Zielstruktur hin. Die Resultate stellen neue Ansätze zum tieferen Verständnis der immunogenen Eigenschaften des Nierenzellkarzinoms dar und liefern Ausgangspunkte für die Etablierung innovativer Vakzinationskonzepte bei der Behandlung des fortgeschrittenen Nierenzellkarzinoms. / The cytokines interleukin-2 and interferon-a2a are of central importance in the treatment of patients with metastatic renal cell cancer. In the clinical part of the thesis the efficacy of chemoimmunotherapy was investigated monocentrically on 107 patients. It appeared a rate of objective remissions of 22% (95% CI 14.6 - 31.3%) and an additional rate of temporary disease stabilisations of 46%. The median survival was 19 months, with a calculated 5-year survival rate of 17%. Multivariate analysis revealed a highly significant dependence on the Karnofsky-Performance-Index of the patients. In 83 patients with Karnofsky-Performance-Index over 80% the median survival was 23 months, with a calculated 5-year survival of 21%. These results justify the further investigation of the combination of interleukin-2, interferon-a2a, and 5-fluorouracil in prospective clinical studies. In the context of the clinical aspects of cytokine-based immunotherapy it was the task of the the experimental part of the study to investigate the importance of 70 kDa heat shock proteins (HSP70) in renal cell cancer. Besides their function in cellular stress processing, members of the HSP70 family (HSP72 and HSP73) are especially important for answering questions of tumor immunology resulting from their immunological signal function, the HSP72-mediated interaction of immunological effector cells with tumor cells, and from the involvement of HSP70 in peptide processing in malignant cells. On the basis of a renal cancer cell line and of primary cells of renal carcinomas the HSP72 expression on the surface of tumor cells could be demonstrated by flow cytometry and correlated with an increased lysis of tumor cells on the cell line by interleukin-2 stimulated natural killer cells. In contrast to the findings so far reported in the literature, the present model revealed that the membrane expression of HSP72 was not limited to malignant cells but was detectable in renal cells of normal tissue too. In an immunohistochemical study on basal cytoplasmatical HSP72 expression, a univariate analysis showed a significant correlation of high HSP72 expression and patient survival. In a multivariate analysis the extent of the HSP72 expression could be identified as an independent prognostic parameter that was also correlated with the response of patients to chemoimmunotherapy. The clinical establishment of specifically effective vaccines plays a central part in the development of new treatment strategies for metastatic renal cell cancer. In this context, vaccines on the basis of HSP-peptides are of special interest. Therefore, the experimental part of the work was also aimed at developing a method for enriching HSP70-peptide complexes. With ADP affinity chromatography a method for concentrating HSP70-peptide complexes from tumor cells was created, which proved to be usable and was patented. On the one hand, HSP70-peptide complexes can be used for HSP-based vaccine programmes, on the other hand, they can serve for identifying and characterizing HSP70-bound biologically active (immunogenic) peptides. The present findings demonstrate that HSP72 per se has a prognostic value in renal cell cancer and point to the potential importance of HSP72 as an immunological target structure. The results represent new approaches to a deeper understanding of the immunological properties of renal cell carcinoma and give a basis from which to establish innovative vaccination programmes for the treatment of advanced renal cell carcinoma.

Das Neuroblastom ist der am weitesten verbreitete solide, extrakranielle Tumor im Kindesalter. Trotz intensiver Forschung sind die Überlebensraten von Patienten mit fortgeschrittenem Tumorwachstum nach wie vor schlecht. Die Idee, eine zelluläre, langanhaltende Immunantwort im Körper zu induzieren, vermittelt durch zytotoxische CD8+T-Zellen, die sich gegen den Tumor richten, scheint dabei besonders attraktiv. Als tumorassoziiertes Antigen (TAA) wurde zu diesem Zweck für diese Arbeit die murine Tyrosinhydroxylase (mTH), das Schrittmacherenzym der Katecholaminbiosynthese, gewählt, da sie in der Mehrzahl der Neuroblastome stark überexprimiert ist. Für die Impfexperimente wurden sog. DNA-Minigen-Vakzine, die für Peptide aus der mTH-Sequenz kodieren, konstruiert. Die Auswahl Minigen-Peptide erfolgte mit dem MHC-Klasse-I-Liganden-Vorhersageprogramm syfpeithi, welches drei vorhergesagte starke H2-Kk-Liganden lieferte (mTH3k). Außerdem wurden zwei weitere Vakzine hergestellt: als Negativkontrolle das Vakzin mTHlowest, dessen mTH-Peptide laut syfpeithi schlechte MHC-Klasse-I-Liganden darstellen und das Vakzin Ersatzepis, dessen Peptide auf der Oberfläche von murinen NXS2-Neuroblastomzellen aus MHC-Klasse-I-Komplexen isoliert werden konnten. Sowohl in prophylaktischen als auch therapeutischen Impfversuchen in Mäusen konnte das Tumorwachstum und die spontane Metastasierung in sekundäre Organe wie die Leber signifikant verhindert werden. Außerdem konnte gezeigt werden, daß der Antitumoreffekt auf der Induktion mTH-spezifischer, zytotoxischer CD8+T Zellen (CTLs) beruht. Zusätzlich und insbesondere interessant für eine eventuelle klinische Anwendung eines auf der TH basierenden DNA-Vakzins verursachte das mTH-Minigen-Vakzin zumindest in Mäusen keine Aktivierung selbst-reaktiver CD8+T-Zellen. Alles in allem lassen die in dieser Arbeit erhaltenen Ergebnisse den Schluß zu, daß sich die Tyrosinhydroxylase als TAA in Form eines DNA-Vakzins zur adjuvanten Therapie des Neuroblastoms eignet. / Therapeutic vaccination against tumor antigens without induction of autoimmunity remains a major challenge in cancer immunotherapy. Here, we demonstrate for the first time effective therapeutic vaccination followed by eradication of established spontaneous neuroblastoma metastases using a tyrosine hydroxylase (TH) DNA minigene vaccine. We identified three novel mouse TH (mTH3) derived peptides with high predicted binding affinity to MHC class I H2-Kk according to prediction program syfpeithi and computer modeling of epitopes into MHC class I binding groove. Subsequently, a DNA minigene vaccine based on pCMV-F3Ub encoding for mutated ubiquitin (G76 to A76) and mTH3 was generated. Prophylactic and therapeutic efficacy of this vaccine was established following oral delivery using attenuated Salmonella typhimurium SL7207. Only mice immunized with mTH3 were free of spontaneous liver metastases. This effect was clearly dependant on ubiquitin and high affinity of the mTH epitopes to MHC class I. Specifically, we demonstrated a crucial role for minigene expression as a stable ubiquitin-Ala76 fusion peptide for vaccine efficacy. Interestingly, the unstable wild type ubiquitin-Gly76 vaccine was completely ineffective. The immune response following mTH3 DNA minigene vaccination was mediated by CD8+ T-cells as indicated by infiltration of primary tumors and TH specific cytolytic activity in vitro. Importantly, no infiltration was detectable in TH expressing adrenal medulla, indicating the absence of auto immunity. In summary, we demonstrate effective therapeutic vaccination against neuroblastoma with a novel rationally designed tyrosine hydroxylase minigene vaccine without induction of autoimmunity providing an important base line for clinical application of this strategy.

Die Wespengiftallergie stellt eine typische allergische Sofortreaktion dar. Für diese IgE-vermittelten, pathologischen Immunreaktionen ist die spezifische Immuntherapie (IT) die einzige zur Zeit zur Verfügung stehende kausale Therapie. Die Wirkmechanismen sind trotz intensiver Bemühungen weiterhin nicht vollständig aufgeklärt. Als wichtigste These wird zur Zeit eine Verlagerung des pathologischen, TH2-dominierten Zytokinmilieus in Richtung "normales" TH1-Milieu diskutiert. Es wurde auch eine reduzierte Mediatorfreisetzung von Effektorzellen, eine verminderte Leukozytenproliferation, eine verminderte Endorganantwort und charakteristische Ig-Titer-Veränderungen mit initialem Anstieg und längerfristigem Abfall des sIgE und Anstieg des sIgG4 beschrieben. In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluß der IT auf periphere B-Zellen hinsichtlich ihrer Ig-Produktion und ihres Phänotyps untersucht. 15 Patienten mit systemischen Reaktionen nach Wespenstich, Nachweis von spezifischem IgE und positivem Hauttest, bei denen eine Schnell-Immuntherapie eingeleitet wurde, wurden vor Beginn der Therapie (Tag 1), am Tag ihrer Entlassung (Tag 6), also einen Tag, nachdem die Erhaltungsdosis von 100 µg erreicht wurde, und vor der 2. ambulanten Allergeninjektion am 26. Tag untersucht. Die Expression von CD5, CD23, CD32, CD40, CD54, CD86, CD95, HLA-I-ABC und HLA-II-DR wurde auf peripheren mononukleären Blutzellen durchflußzytometrisch bestimmt. Anti-CD19 FITC wurde als spezifischer B-Zellmarker benutzt. Die Serum-Titer des Gesamt-IgE, Wespengift-spezifischen IgE und Wespengift-spezifischen IgG4 wurden mittels ELISA bestimmt. Zur statistischen Auswertung wurde der Wilcoxontest für nicht-parametrische, verbundene Daten benutzt. Die Expression von CD54, CD5, CD32 und HLA-II-DR wurde durch die IT signifikant und die von CD23 tendentiell modifiziert. So war die Expression dieser Moleküle auf der Oberfläche peripherer B-Zellen am Tag 6 im Vergleich zum Ausgangswert vom Tag 1 reduziert. Am 26. Tag wurden wieder Werte auf der Höhe der Ausgangswerte vom Tag 1 gemessen. Dagegen veränderte sich die Expression von CD40, CD86, CD95 und HLA-I-ABC während der untersuchten Zeitpunkte nicht. Die Ig-Titer veränderten sich in der für die IT charakteristischen Weise. So stieg nach 3 Wochen der Gesamt-IgE-, sIgE- und sIgG4-Titer hochsignifikant an. Die Expression der untersuchten Oberflächenmoleküle ist als Indikator für Veränderungen der Aktivationslage und des funktionellen Status der Zellen während der IT zu interpretieren. So spricht die Reduktion der Expression von CD32, CD54 und HLA-II für eine verminderte Aktivierungslage der peripheren B-Zellen. Ferner deutet die Reduktion von CD5 und CD32 auf eine Anergie der B-Zellen hin. Durch die reduzierte Expression von CD23 und CD54 könnte die T-B-Zell-Interaktion verschlechtert werden, die für die Effektorfunktionen beider Zellen bedeutsam ist.Einen wesentlichen Beitrag zur Wirksamkeit der IT könnte auch die verminderte Expression des HLA-II leisten, da HLA-II für die Ag-Präsentation essentiell ist. In dieser Arbeit wurde gezeigt, daß die spezifische Immuntherapie einen Einfluß nicht nur auf die Ig-Produktion der B-Zellen hat, sondern auch auf deren Phänotyp. Dies könnte Hinweise auf bisher nicht bekannte Mechanismen bieten, die an der Wirksamkeit der IT beteiligt sind. / Wasp-venom allergy is a typical IgE-mediated allergic reaction. Specific immunotherapy (IT) is the only currently available causal therapy for IgE-mediated allergies. The mechanisms responsible for the efficacy of IT are still not fully understood. So far, the main focus of research has been on changes of T-helper cell (TH) cytokine production with a shift from TH2 to TH1 cytokines. Reduced mediator secretion from effector cells of allergic reactions, decreased leukocyte proliferation, lowered responsiveness of end organs and changes in immunoglobulin levels have been reported as well. The purpose of this study was to investigate the influence of IT on phenotype and Ig-production of B-lymphocytes. 15 venom allergic patients with a history of systemic reactions after a wasp sting and venom-specific skin test reactivity as well as serum IgE were investigated before VIT (day 1), one day after reaching maintenance dose of 100 µg (day 6) during inpatient rush VIT, and again on day 26 during continued outpatient maintenance therapy. Changes in the serum levels of total IgE, allergen-specific IgE (sIgE) and sIgG4 were measured by ELISA. Expression of CD5, CD23, CD32, CD40, CD54, CD86, CD95, HLA-I-ABC and HLA-II-DR on double labeled B cells was studied by flow cytometry of peripheral blood mononuclear cells. On day 6, cell surface expression of CD54, CD5, CD32 and HLA-II-DR was decreased significantly in intensity and numbers of positive cells, compared to day 1, while on day 26, expression of these molecules approached again baseline levels. Furthermore, a trend to decreased CD23 was noted on day 6. No changes were observed for CD40, CD86, CD95 and HLA-I-ABC. Levels of total IgE, sIgE and sIgG4 showed a significant increase after 26 days of VIT. These data show that initiation of rush VIT has profound effects on B-cell phenotype and Ig-production. Reduced expression of surface molecules can be interpreted as a reduction of activation status of B-cells as well as reduced ability to present antigen and to costimulate other leukocytes. B cells may thus be additional direct or indirect targets of high dose antigen therapy and contribute to the efficacy of IT.

Die Rationale für immuntherapeutische Ansätze zur Behandlung maligner Neoplasien geht davon aus, daß Tumore über spezifische Tumorantigene verfügen. Dendritische Zellen als die wichtigsten antigenpräsentierenden Zellen sind in der Lage, Tumorantigene naiven T-Zellen zu präsentieren und spezifische zytotoxische T-Zellen zu stimulieren. In der vorliegenden Arbeit wurden dendritische Zellen durch Stimulation mit Interleukin-4 (IL-4) und Granulozyten/ Makrophagen Koloniestimulierender Faktor (GM-CSF) aus peripheren mononukleären Blutzellen gesunder Spender und an Tumoren des gastroenteropankreatischen Systems erkrankter Patienten generiert. Mit den dendritischen Zellen cokultivierte immunologische Effektorzellen (Zytokin-induzierte Killerzellen, CIK-Zellen) wurden im Zytotoxizitätstest gegen kolorektale und pankreatische Karzinomzellen eingesetzt. CIK-Zellen sind zytototoxische Zellen, die durch Stimulation mit Zytokinen aus peripheren Blutlymphozyten erzeugt werden. Durch die Cokultivierung der Effektorzellen mit dendritischen Zellen konnte eine signifikante Steigerung der unspezifischen zytotoxischen Wirkung der CIK-Zellen bewirkt werden. Zur Steigerung der spezifischen Zytotoxizität wurden dendritische Zellen mit dem Gesamtprotein der tumor-assoziierten Antigene cancer associated antigen (CA 19-9) und carcinoembryonic antigen (CEA) gepulst. Effektorzellen zeigten nach der Cokultur mit gepulsten dendritischen Zellen zytotoxische Wirkung gegen Targetzellen, die das zum Pulsen verwendete Tumorantigen auf der Zelloberfläche exprimieren. Die Antigenspezifität der zytotoxischen Wirkung konnte durch eine signifikant verminderte Zellyse nach Blockade des Tumorantigens auf den Targetzellen belegt werden. Erstmals beschrieben ist hier das Pulsen dendritischer Zellen mit sowohl autologen als auch allogenen Seren von Patienten mit erhöhten Tumormarkerspiegeln. Eine Kultivierung dendritischer Zellen in tumormarkerhaltigem Serum bewirkte dosisabhängig eine verstärkte zytotoxische Wirkung cokultivierter Effektorzellen gegen Tumorzellen. Die verstärkte Zellyse zeigte sich unabhängig vom allogenem oder autologem Charakter des Serums. Der immunstimulierende Effekt des Patientenserums konnte durch eine vorhergehende Hitzeinaktivierung des Serums neutralisiert werden. Die höchsten Zellysen wurden durch eine Kultivierung dendritischer Zellen in tumormarkerhaltigem Serum und zusätzlichem Pulsen mit exogenem Tumorantigen erreicht. Unte rsuchungen an komplett autologen Systemen reproduzierten die an Zellkulturen erhobenen Befunde. Hierfür wurden erfolgreich Primärkulturen kolorektaler Tumore etabliert. Aus dem Blut von Tumorpatienten wurden dendritische Zellen generiert, die mit autologem Serum kultiviert wurden. Die cokultivierten autologen Effektorzellen erwiesen sich im Zytotoxizitätstest gegen autologe Tumorzellen als zytotoxisch. Die Cokultivierung der Effektorzellen mit den dendritischen Zellen bewirkte bei beiden Zellpopulationen Veränderungen. Dendritische Zellen zeigten nach der Cokultur eine verstärkte Expression antigenpräsentierender und costimulatorischer Moleküle. Bei den CIK-Zellen kam es zu einem Anstieg der Proliferationsrate. Bei Untersuchungen zur Antigenspezifität von T-Zellrezeptoren konnte vermehrt antigenspezifischer T-Zellrezeptor nachgewiesen werden. Des weiteren stieg das Verhältnis zwischen zytotoxischen T-Zellen und T-Helferzellen zugunsten der zytotoxischen T-Zellen. In ELISpot-Untersuchungen wurde eine Zunahme Interferon-gamma sezernierender CIK-Zellen nachgewiesen. Dendritische Zellen ließen sich erfolgreich mit inaktiviertem Adenovirus, an das kovalent Poly-L-Lysin gekoppelt ist, transfizieren. Die für den adenoviralen Gentransfer benötigten Oberflächenstrukturen konnten auf dendritischen Zellen nachgewiesen werden. Zur Verbesserung der Zytotoxizität wurden dendritische Zellen erfolgreich mit dem Gen für den Transaktivator CIITA transfiziert. CIITA- transfizierte dendritische Zellen exprimierten vermehrt MHC Klasse II-Moleküle. Die transduzierten dendritischen Zellen induzierten bei cokultivierten Effektorzellen eine erhöhte unspezifische Zytotoxizität. Mit Tumorantigen gepulste dendritische Zellen können bei der Entwicklung immuntherapeutischer Protokolle bei malignen Neoplasien von Bedeutung sein. / The immunotherapeutic approach against malignant neoplasias appreciates that tumours encode tumour rejection antigens, that enable them to induce protective immunity. Dendritic cells are major antigen-presenting cells and are able to present tumour antigens to naive T-cells and stimulate cytotoxic T-cells in a specific manner. In the present graduation-manuscript dendritic cells were generated in the presence of Interleukin-4 and granulocyte/macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) from peripheral mononuclear blood cells of healthy donors and tumour- patients. Immunological effector cells termed cytokine- induced killer cells (CIK cells) were co-cultured with dendritic cells and tested for their cytotoxic capacity against colorectal and pancreatic cancer cell-lines in a LDH-release assay. CIK cells are cytotoxic lymphocytes generated by incubation of peripheral blood lymphocytes with different cytokines. Co-culture of effector cells with dendritic cells led to a significant increase of the cytotoxic effect of CIK cells. For a further increase of specific cytotoxicity dendritic cells were pulsed with total protein of the tumour-associated antigens cancer associated antigen CA 19-9 and carcinoembryonic antigen (CEA). Co-cultured effector cells showed an increase in cytotoxicity against tumour-antigen expressing target cells, after co-culture with pulsed dendritic cells. The specificity of the cytotoxic effect could be shown by blocking the tumour-antigens with a monoclonal antibody. Autologous and allogenec untreated serums from patients with elevated tumour-marker levels were also used for pulsing of dendritic cells. Similar to the results when using total protein for pulsing, a cultivation in serum of patients with elevated tumour marker levels caused an intensified cytotoxic effect of effector cells against tumour cells in a dose-dependent manner. The intensified cytotoxicity was seen independent of the allogenec or autologous character of the serum. The immuno-stimulating effect of the patient serum could be neutralized by preceding heat inactivating. The highest cytotoxicity was achieved by a cultivation of dendritic cells in serum from patients with elevated tumour marker levels and additional pulsing with exogenous tumour antigen. Experiments with completely autologous systems reproduced the results made with cell-lines. Primary cultures of colorectal tumours were established. Dendritic cells were generated from the blood of tumour patients and were cultivated in autologous serum. Co-cultured autologous effector cells showed cytotoxicity when used against autologous tumour cells. Co-culturing of effector cells with dendritic cells caused modifications at both cell populations. Dendritic cells showed an increase expression of antigen-presenting and co-stimulatory molecules. CIK cells showed a higher proliferation-rate when co-cultured. They express more antigen-specific T-cell receptor, and the cytotoxic T-cells to T-helper cells ratio increased. ELISpot-assays showed an increase of interferon gamma producing cells. Dendritic cells were successfully transduced by using an inactivated adenovirus, which covalently binds poly-L- lysine. Dendritic cells express the molecules that enables adenoviral gene delivery on their surface. For the improvement of cytotoxicity dendritic cells were transduced with the gene encoding for the transactivator CIITA. CIITA transduced dendritic cells increases expression of MHC class II molecules. Cytotoxicity experiments with transduced dendritic cells resulted in an increased induction of non-specific cytolysis from co-cultured effector cells. DC pulsed with tumour-antigens may have a major impact on immunotherapeutic protocols for cancer patients.

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