Pathological Research

Obwohl die Immuntherapie gegen Tumoren schnell entwickelt wurde und bedeutende Ergebnisse erzielt hat, können maligne Tumore durch die Schaffung eines immunsuppressiven Mikroumfelds der immunologischen Überwachung entkommen, was die Wirksamkeit der Behandlung erheblich einschränkt. Nach der Entdeckung von Immuncheckpoint-Molekülen wie PD-1 und CTLA-4 sowie deren Rolle bei dem Immunitransport mimetischer Tumoren ist es ein zentrales Voraussetzung für die Entwicklung neuer Immuntherapien, die Interaktion zwischen Immunzellen und Krebszellen zu verstehen. Die Multiplex-Immunfluoreszenz (mIF) ist eine zuverlässige High-Throughput-Methode, die es ermöglicht, mehrere Biomarker, die von einzelnen Zellen exprimiert werden, direkt zu beobachten und die räumlichen Beziehungen dieser Biomarker in verschiedenen Zellpopulationen zu analysieren – etwas, was mit herkömmlichen Immunhistochemie-Techniken nicht möglich ist. Daher kann das Studienprojekt „Immunoprofilierung und zelluläre räumliche Analyse mithilfe von fünf immunonkologischen Multiplex-Immunfluoreszenz-Panels für paraffiniertes Tumorenten“ durch die Kombination sorgfältig ausgewählter Antikörper mehrere Zellsubpopulationen identifizieren. Als Standardreferenz wurde das manuelle Protokoll der Tyramide-Signal-Amplifikation (TSA) verwendet, um die Multiplex-Färbung zu validieren. Der automatische Färber reduzierte die ursprüngliche manuelle Färbungszeit von 4-5 Tagen auf 14-17 Stunden und verbesserte gleichzeitig die Färbungskonstanz. Die Literatur zeigt den Optimierungsprozess und die Reproduzierbarkeit der automatischen TSA-Färbung sowie ihre Anwendung im Forschungsbereich des Tumormikroumfelds und bei der Analyse der zellulären Phänotyp-Distributionsverhalten in einer kleinen Gruppe von Nicht-Standard-Lungenkrebs-Sammlungen (NSCLC).

Verzögerte Graft-Funktion (DGF) nach Nierentransplantation ist eine häufige Komplikation, die durch den Bedarf an Dialyse innerhalb von 7 Tagen nach der Transplantation gekennzeichnet ist und ein wichtiger Risikofaktor für chronische Nierentransplantationsschäden darstellt. Interstizielle Fibrose und Tubuläre Atrophie (IFTA) sind typische Manifestationen von chronischer Nierenschäden. Allerdings entwickeln nicht alle Patienten mit DGF zu IFTA, und die komplexe Beziehung zwischen diesen beiden Zuständen ist noch unklar. Der größte Herausforderung ist, dass herkömmliche Bewertungsmethoden Schwierigkeiten haben, die charakteristischen Merkmale der entzündlichen Infiltration genau zu quantifizieren und nicht in der Lage sind, frühzeitige Vorhersagemarker für den Übergang zu IFTA zu identifizieren. Die herkömmliche histologische Bewertung basiert auf der subjektiven Einschätzung von Pathologen, wobei die Genauigkeit stark vom jeweiligen Erfahrungsstand abhängt. Zudem kann sie keine Informationen über das Phänotyp, die Dichte und die räumliche Verteilung verschiedener Arten von Immunzellen erfassen, was die tiefergehende Untersuchung der Beziehung zwischen dem entzündlichen Mikroumfeld und der Prognose des Grafts einschränkt. "Quantitative Bewertung entzündlicher Infiltrationen in Nierentransplantationsbiopsien mittels Multiplex-Tyramide-Signalverstärkung und Deep Learning" konzentriert sich auf technologische Innovationen bei der quantitativen Bewertung entzündlicher Infiltrationen in Nierentransplantationsbiopsien. Ziel ist es, die klinische Herausforderung der Vorhersage des Fortschritts von Interstizielle Fibrose und Tubuläre Atrophie bei Patienten mit verzögerter Graft-Funktion zu lösen und durch technologische Integration eine präzise quantitative Analyse der entzündlichen Infiltration zu erreichen.

STING zeigt in Krebsgeweben eine multi-zelltypische Expression, einschließlich Lymphozyten, natürlicher Killerzellen, Endothelzellen und Epithelzellen. Derzeitige Studien zur STING-Expression im Krebsbereich basieren größtenteils auf RNA-Spiegeln, was es schwierig macht, zellsspezifische Expressionunterschiede zu unterscheiden. Auch der klinische Nutzen von STING in Tumorzellen und tumorassoziierten entzündlichen Zellen ist noch nicht vollständig geklärt. Basierend darauf veröffentlichte eine Forschungsarbeit in der Fachzeitschrift Pathology den Artikel „Hohe STING-Expression in Tumoren und entzündlichen Zellen ist mit Mikrosatelliteninstabilität und günstigen Tumorparametern bei einer Gruppe von über 1.900 Patienten mit Darmkrebs verbunden“, die die Multiplex-Fluoreszenz-Isoenzythenhistochemie (mIHC) verwendet, um die STING-Expression in verschiedenen Zelltypen beim Darmkrebs quantitativ zu analysieren und deren Verbindung mit klinisch-pathologischen Merkmalen zu untersuchen. Dies bietet eine wichtige Grundlage für die Erforschung von Immunsystemmechanismen und die Suche nach potenziellen therapeutischen Zielgebieten bei Darmkrebs.

Das Kernprinzip der TSA-Technologie besteht darin, dass horseradishperoxidase-konjugierte sekundäre Antikörper in Gegenwart von Wasserstoffperoxid die Umwandlung fluoreszent markierter Tyramide in aktive Formen katalysieren. Diese Aktivformen binden anschließend covalenter an Tyrosinketten in der Nähe des Zielantigens, wodurch eine Kettenantahme der Signale erreicht wird. Für die Studie wurden Opal-Fluoreszenzfarbstoffe als Markierungen verwendet. Im Vergleich zu herkömmlichen fluoreszenten sekundären Antikörpern verbessern diese Farbstoffe die Signalempfindlichkeit erheblich und ermöglichen die Bildgebung mit niedriger Laserleistung, wodurch das Photobleaching der Gewebe verringert wird.

Frühere Studien haben gezeigt, dass die Nachbehandlung mit Cyclophosphamid-Methotrexat (CM) bei Patienten mit triple-negativem Brustkrebs (TNBC) den Rückfallrisiko nicht auf statistisch signifikante Weise reduziert. Allerdings erlebten Patienten mit hohem Niveau an stellulären tumorinfiltrierenden Lymphozyten (>500) eine deutlich größere Reduzierung des Brustkrebsrückfallrisikos nach der Behandlung mit CM. Basierend auf dieser Erkenntnis untersuchte Rusakiewicz S et al. die Immunzellinfiltrationsmerkmale von TNBC-Patienten mithilfe der 6-plex-Immunfluoreszenzfärbungstechnik. Sie bewerteten den prognostischen Wert spezifischer Immunzellsubsets und deren prädiktive Rolle bei der Wirksamkeit der CM-Nachbehandlung, während sie auch die Auswirkungen der räumlichen Verteilungsmerkmale von Immunzellen auf die therapeutische Wirkung und das Patientenprognostikum analysierten. Diese Studie dient als Grundlage für die Entwicklung präziser Behandlungsstrategien für TNBC-Patienten.

In den letzten Jahren haben Immuncheckpoint-Inhibitoren eine potenzielle Bedeutung bei der Behandlung von Brustkrebs gezeigt, doch die therapeutischen Ergebnisse variieren erheblich zwischen den Patienten. Die Eigenschaften des tumorischen Immunschutzmikrowerks sind wichtige Faktoren, die die Wirkungsweise der Immuncheckpoint-Inhibitoren beeinflussen. Derzeit fehlt noch eine systematische und präzise Definition von prognostischen Biomarkern für die therapeutische Reaktion auf PD-L1-Inhibitoren bei Brustkrebspatientinnen. Zudem sind die Unterschiede in den Mechanismen der therapeutischen Reaktion zwischen verschiedenen Subtypen des Brustkrebsrezeptors noch nicht vollständig geklärt worden. Neue Detektionstechnologien, die in den letzten Jahren entwickelt wurden, können mehrere Marker gleichzeitig bewerten, während sie die räumlichen Beziehungen der Zellen vor Ort vollständig bewahren. Diese Technologien werden weit verbreitet zur Charakterisierung des tumorischen Immunschutzmikrowerks und zum Auswerten immunverwandlicher Biomarker eingesetzt. Unter diesen Technologien hat die Mehrfach-Immunfluoreszenztechnologie (mIF) bereits ihren Anwendungswert bei der Vorhersage der Wirksamkeit von Immuncheckpoint-Inhibitoren in verschiedenen Tumoren gezeigt, wobei sie deutlich besser abschneidet als Genexpressionssignatures, Tumormutationslast und standardisierte PD-L1-Immunohistochemie.

Aufgrund dieses Kernproblems entwickelte die Forschung „In-situ-Färbung mit antikörpern, die cross-reaktiv bei Schweinen, Rindern und Weißzahnschweifen sind, ermöglicht eine bessere Erforschung des Zustands biologischer Geweben und der Immunpathologie“. Dabei wurde ein multiplex-chromogene immunohistochemische Verfahren entwickelt, um Immunzellen in Lymphknoten verschiedener Arten vergleichend zu untersuchen. Es wurde außerdem die Fähigkeit des fluoreszenten multiplex-Färbens nachgewiesen, Proteinkollokationssignale in Schweinegeweben zu erkennen. Angesichts der Rarität und Herstellungskomplexität von antikörperreaktiven Proteinen bei Tieren schlug die Forschung vor, Immunreagenzien zu entwerfen, die gezielt auf In-situ-Ziele abzielen, indem sie auf RNA-Ebene konstruiert werden. Diese sollten dann mit spezifischen Antikörperfärbungen verschiedener Arten kombiniert werden, um die Einschränkungen von Immunreagenzien bei der In-situ-Detektion zu überwinden. Um die Rolle der Kombination aus RNA- und Proteindetektion bei der Aufklärung des Gewebestatus und der Immunpathologie zu bestätigen, wurde in der Forschung eine kombiante Färbung von zellsspezifischen Proteinkennzeichnern mit Seneca-Virus-A (SVA) RNA in Schweinefazialgewebe durchgeführt.

Merkel-Zellkarzinom (MCC) ist ein aggressiver neuroendokriner Karzinom der Haut, das hauptsächlich ältere Personen betrifft. Die Inzidenz ist höher und tritt früher auf bei immungeschwächten Individuen, mit hohem Rückfall-, Metastasierungs- und Sterberisiko. Deshalb sind wirksame Prognosebewertungen und Behandlungsansätze erforderlich. Das MCC entwickelt sich über zwei verschiedene Wege: Die meisten Tumoren werden durch die klonale Integration des Merkel-Zell-Polyomavirus (MCPyV) sowie die Expression onkogenischer viraler T-Antigene verursacht; MCPyV-negativ entstandene Tumoren entstehen aufgrund einer hohen Tumormutationbelastung, die durch ultravioletten Strahlung induziert wird. Traditionelle Prädiktoren für die Immuntherapeutiererfolg (wie PD-L1-Expression und Tumormutationbelastung) sind bei MCC ineffektiv, während eine detaillierte Analyse des Tumormikroverbundss (TME) die Behandlungserfolgsprognose möglicherweise effektiver beeinflussen kann. Ein tiefes Verständnis des mit dem MCC verbundenen TME könnte neue alternative Behandlungsstrategien für Patienten liefern, bei denen Immuntherapien ineffektiv oder unzugänglich sind.

Der Tumor-Immunschwelle-Mikroumfeld (TME) von Kolorektalkrebs enthält wichtige Biomarker für die körpereigene anti-tumorische Immunreaktion und Mechanismen des tumorlichen Immunauswegs. Die Dichte von T-Zell-Arten wie CD3⁺- und CD8⁺-T-Zellen zeigt sich als genauer Indikator für das Risiko von Krankheitswiederholung als die traditionelle histopathologische Staging-Methode. Zudem spielen membranresistente Gedächtnistumoren, die das CD103 exprimieren, eine wichtige Rolle bei der anti-tumorischen Immunität bei Kolorektalkrebs und anderen Tumoren; ihre Dichte steht in Zusammenhang mit langfristigen onkologischen Ergebnissen. Daher ist eine präzise Charakterisierung des Phänotyps, der Funktion sowie der räumlichen Verteilung von Immunzellen im TME entscheidend, um neuartige prognostische Marker zu identifizieren und immuntherapeutische Strategien zu entwickeln.