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Einfluss der Galectin-1 Expression auf die Tumor-Immun-Interaktion im Neuroblastom

Büchel, Gabriele

Das Neuroblastom (NB) ist der häufigste solide Tumor im Kindesalter. Auffällig bei dieser Erkrankung ist die heterogene Ausprägung. Ein Teil der Tumore benötigt keine oder nur eine milde Therapie, während der andere Teil selbst unter multimodaler Therapie nur sehr geringe Heilungschancen hat. Für die Tumorbiologie sind vor allem die Amplifikation des Onkogens MYCN, die mit einem schlechten Verlauf einhergeht, sowie die Expression von Trk-Rezeptoren von großer Bedeutung. Es konnte gezeigt werden, dass die Expression von Galectin-1 (Gal-1) mit der Expression des TrkB-Rezeptors, der mit einer schlechten Prognose assoziiert wird, in vitro korreliert. Gal-1 ist ein multifunktionales Protein, dass die Aggressivität von Tumoren, beispielsweise durch die Induktion der Angiogenese oder die Förderung des „Tumor-Immune-Escape“ beeinflusst. In dieser Arbeit sollte der Effekt von Gal-1 im Immunsystem und in der Tumorgenese des NB näher charakterisieren werden. Für in vivo Analysen wurde mit dem bereits gut etablierten NB-Mausmodell TH-MYCN gearbeitet. Da bisher im Kontext der Tumorentstehung wenig über das Immunsystem dieser Mäuse bekannt ist, wurde zunächst der Immunphänotyp von Zellen aus der Milz von tumortragenden Tieren im Vergleich zu tumorfreien Kontrollmäusen durchflusszytometrisch charakterisiert. Dabei konnten wir feststellen, dass Tumormäuse weniger CD4+ T-Zellen in der Milz haben als tumorfreie Kontrolltiere. Zudem stellte sich heraus, dass die Aktivität der CD4+ und CD8+ T-Zellen der tumortragenden Tiere supprimiert ist im Vergleich zu Kontrollmäusen. Im Anschluss wurde der Einfluss der Gal-1 Expression auf den T-Zell-Phänotyp untersucht. Dazu wurden zunächst T-Zellen von Gal-1−/−-Mäusen durchflusszytometrisch untersucht. Dabei zeigte sich sowohl in den CD4+ als auch in den CD8+ T-Zellen ein supprimierter Phänotyp in Gal-1−/−-Tieren verglichen mit wt-Mäusen. Durch die Verpaarung des TH-MYCN-Mausmodells und des Gal-1−/−-Mausstammes sollte der Einfluss der Gal-1 Gendosis bei der NB-Entstehung und Progression des Tumors charakterisiert werden. Der Gal-1 Genotyp hatte dabei keinen Einfluss auf die Inzidenz oder das globale Genexpressionsprofil der Tumore. Eine reduzierte Gal-1 Expression korrelierte aber mit einer vergrößerten Milz in Tumormäusen, mit einer verringerten Tumorangiogenese und mit einer verringerten CD4+ T-Zell-Infiltration. In Migrationsassays konnte gezeigt werden, dass als Grund für die reduzierte T-Zell-Infiltration in den Tumor eine verringerte Migration der T-Zellen aus Gal-1−/−-Mäusen möglich wäre. Zuletzt sollte der Einfluss von tumorproduziertem Gal-1 untersucht werden. Dazu wurden Zellen mit verminderter Gal-1 Expression erzeugt, um so den Unterschied zu der bereits etablierten murinen NB-Zelllinie NHO2A charakterisieren zu können. Das Tumorwachstum der modifizierten Zellen wurde in Xenograftversuchen untersucht. Dabei zeigte sich, dass ein Ausschalten des tumorproduzierten Gal-1 das Tumorwachstum blockiert. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse, dass Gal-1 im TH-MYCN-Modell den Immunphänotyp und die Angiogenese verändert. Zudem konnten wir in vivo zeigen, dass tumorproduziertes Gal-1 das Tumorwachstum fördert. Diese Ergebnisse legen nahe, dass Gal-1 eine Zielstruktur für eine gerichtete Therapie des NB ist.

Neuroblastoma (NB) is the most common and deadly solid tumor of childhood. Characteristic is its broad spectrum of clinical behaviors. Clinical presentations are heterogeneous, ranging from spontaneous regression to fatal outcome despite multimodal therapies. In NB neurotrophin receptors of the Trk family are key players determining biology as well as patient prognosis. The expression of TrkB correlates with unfavorable tumor biology and poor patient outcome. In vitro it could be shown that the TrkB status correlates with the expression of Galectin-1 (Gal-1). Gal-1 is a multifunctional protein, which can enhance tumor aggressiveness by induction of angiogenesis but it also plays a role in the tumor-immune-escape. Here, we aimed to assess the effect of Gal-1 on regulating the immune system and tumorigenesis using modulation of Gal-1 expression in immune effector cells and a transgenic NB model, respectively. TH-MYCN mice are a well established mouse model of NB but only little is known about the interaction of tumors with the host immune response. Therefore we first investigated how the different immune cell population change in the spleen of tumor-bearing mice compared to tumor-free control mice. The fraction of CD4+ T cells is decreased in tumor mice. The activity of CD4+ T cells as well as CD8+ T cells in tumor-bearing mice is suppressed compared to control mice, suggesting a reduced immune response. To characterize the influence of Gal-1 on the phenotype of T cells we compared the immune compartment of Gal-1−/− mice to wt mice. Gal-1−/− mice showed a suppressed phenotype of T cells but an elevated fraction of CD11c+ dendritic cells. Furthermore we investigated the tumor incidence in the THMYCN model as a function of the Gal-1 gene dosage using Gal-1−/− mice. While Gal-1 did not change the incidence or the global expression profile, Gal-1−/− tumor mice presented with splenomegaly. Reduced Gal-1 gene dose correlated with reduced tumor angiogenesis as shown by immunohistochemistry. Tumor tissue from TH-MYCN mice differed in lymphocytic infiltration compared to double transgenic TH-MYCN; Gal-1−/− mice. While the frequency of CD4+ T cells was decreased in Gal-1 deficient NB mice, the fraction of CD11c+ dendritic cells was significantly elevated. CD4+ T cells from Gal-1−/− mice have a reduced migratory capacity when compared to T cells from wt mice explaining the lower frequency in tumor infiltrating CD4+ T cells. Newly established cell lines with reduced Gal-1 expression were a tool to look into the influence of tumor-produced Gal-1. We investigated tumor growth of NB cell lines by xenograft experiments. In this analysis we detected that tumor-produced Gal-1 is promoting tumor growth. In conclusion these results confirm a role for Gal-1 in modulating the immune phenotype and angiogenesis in a transgenic NB model. In addition in vivo experiments showed that tumor produced Gal-1 is supporting tumor growth. These findings are leading us to the hypothesis that we can use tumor-produced Gal-1 as a target for NB therapy.

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Büchel, Gabriele: Einfluss der Galectin-1 Expression auf die Tumor-Immun-Interaktion im Neuroblastom. 2016.

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