Tumor-Associated T lymphocytes: Phenotypic and functional idiosyncrasies in healthy donors and in tumor patients

T-Zell basierte Ansätze der Immuntherapie von Krebspatienten setzten neben der Identifikation geeigneter Tumor-assoziierter Antigene ein fundiertes Wissen über die zellulären Vorgänge des Immunsystems im Bereich des Tumors voraus. Zur Entwicklung innovativer Therapieansätze ist die phänotypische und funktionelle Charakterisierung Tumorantigen-spezifischer T-Zellen von zentraler Bedeutung. Die Untersuchung von Zytokeratin 18-spezifischen CD8+ T-Zellen in gesunden Individuen zeigte, dass diese seneszenten und hochdifferenzierten Lymphozyten keine detektierbare regulatorische Funktion auf andere Zellen des peripheren Blutes ausüben. Lymphozyten, welche spezifisch Ker1-Tetramere binden zeigten keine Aktivierung nach der Stimulation mit dem synthetisch hergestellten Ker1-Peptid. Es konnte jedoch erstmals die Induktion einer schwachen Proliferation dieser Zellen durch Stimulation mit einer leicht modifizierten Peptidsequenz in einem gesunden Spender gezeigt werden. In Patienten mit Colorektalem- (CRC) und Nierenzellkarzinom (RCC) war es möglich funktionelle CD4+ T-Zellen gegen HLA Klasse II-restringierte Peptide Tumor-assoziierter Antigene zu identifizieren. Hierbei konnten in RCC-Patienten zwei beschriebene Klasse II-Liganden von cMet und Zytokeratin 18 als T-Zellepitope identifiziert werden. Interessanterweise zeigten zytotoxische CD8+ T-Zellen in den untersuchten Krebspatienten keine Zytokinproduktion nach Stimulation mit verschiedenen Tumor-assoziierten HLA Klasse I-Peptiden. Der Vergleich periphärer und Tumor-infiltrierender T-Lymphozyten von RCC-Patienten zeigte in Letzteren einen erhöhten Anteil von Effektorzellen, welche sowohl zytotoxische, aber auch inhibitorische Oberfächenmarker aufwiesen. Die Tumor-infiltrierenden T-Zellen zeigten zudem eine reduzierte Expression früher Aktivierungsmarker im Vergleich zu denen der Peripherie, welche sich im Falle der CD8+ Lymphozyten nach Antigen-unabhängiger Stimulation in einer verminderten Produktion von TNF-Alpha, IFN-Gamma und IL-2 widerspiegelte. Weiter konnte ein erhöhter Anteil multifunktioneller T-Zellen in der Gruppe der Tumor-infiltrierenden CD4+ Lymphozyten im Vergleich zu T-Zellen aus der Peripherie beobachtet werden. Neben den Effektorzellen wurden in RCCs vermehrt tumor-infiltrierenden T-Zellen mit Markern regulatorischer Lymphozyten detektiert. Hierbei handelte es sich sowohl um regulatorische CD4+ Zellen, als auch um IL-10 produzierende CD8+ T-Lymphozyten. Sollte es in der Zukunft gelingen die Inhibition von Effektorzellen aufzuheben und regulatorische T-Zellen zu kontrollieren, könnte eine effektive Bekämpfung von Tumoren durch das eigene Immunsystem des Patienten möglich werden.T cell based approaches for the Immunotherapy of cancer patients require not only a profound knowledge of the immune system’s cellular processes in areas of tumor growth, but also identification of adequate tumor associated antigens. It is essential to characterize tumor-specific T cells both phenotypically as well as functionally for the development of new and innovative therapeutical strategies. Investigating Cytokeratin 18-specific CD8+ T cells of healthy donors revealed that these senescent and highly differentiated lymphocytes have no detectable regulatory effects on peripheral blood cells. T lymphocytes specifically bound to Ker1-tetramers do not show activation after stimulation with synthetic Ker1-peptide. However, the cells of one healthy individual exhibited moderate proliferation as result of stimulation with a modified peptide sequence. Functional CD4+ T cells specific for HLA class II-restricted tumor-associated antigens could be identified in patients with colorectal (CRC) and renal cell carcinoma (RCC). It was possible to verify two published HLA class II ligands of cMet and Cytokeratin 18 as T cell epitopes. Interestingly, no cytokine production of cytotoxic CD8+ T lymphocytes could be detected upon stimulation with tumor-associated HLA class I peptides. Comparison of peripheral blood and tumor-infiltrating lymphocytes (TILs) of RCC patients showed that the latter exhibit a higher amount of T cells expressing markers associated with cytotoxic effector functions. However, a reduction of early activation markers upon unspecific stimulations such as a decreased production of TNF-alpha, IFN-gamma and IL-2 could be observed in CD8+ TILs in comparison to peripheral T cells. By comparing peripheral and tumor-infiltrating lymphcytes, an increased number of multifunctional CD4+ T cells could be detected in the last group. The increase of effector cells in TILs was accompanied by a higher number of regulatory T cells. Thus, an increase of regulatory CD4+ T lymphocytes and IL-10 producing CD8+ cells were observed in TILs compared to peripheral cells. By undermining the inhibition of effector cells and effectively controlling regulatory T cells, it may be possible to induce immune responses against tumors in cancer patients in the future