Immunassays & Bildgebung

Die Erforschung immunologischer Mechanismen ist ein fundamentaler Teil der translationalen Forschung am TRON. Um eine zelluläre Antwort gegen Krebs zu initiieren, zu verstärken oder wiederzubeleben, liegt unser Fokus auf der Effizienzoptimierung von Krebs-Vakzinen und Kombinationstherapien. In Projekten der einzelnen Funktionseinheiten aber auch durch Unterstützung anderer Bereiche tragen drei Teams von Spezialisten zu diesem Ziel bei. Zusammen mit dem „pre-clinical models“-Team entwirft die „Vaccines and Cellular Immunotherapies (VCI“)-Einheit kombinationstherapeutische Studien in syngenen und xenograft Krebsmodellen. Herbei wird ein breites Spektrum an RNA Vakzinen, Antikörpern, Immuncheckpoint Inhibitoren, Chemo- und Radiotherapie und Nanopartikeln angewendet. Das VCI Team wendet eine Reihe immunologischer Assays wie z.B. intrazelluläre Zytokinfärbung, Degranulationsassay, Tetramerfärbung, Durchflusscytometrie mit bis zu 18 Färbungen für die phänotypische und funktionelle Charakterisierung der Tumormikroumgebungan. Dies beinhaltet auch Zell-Zell-Interaktionen und (zytotoxische) T Zell Funktionalität. Ein weiterer zentraler Aspekt ist die Forschung an primären 3D Air-Liquid-Interface Zellkulturmodellen um immunmodulatorische Wirkstoffe ex vivo evaluieren zu können.

Unsere Zentrale Zellkultur fungiert als eine Serviceeinheit, die eine auf Nachfrage-basierte umfangreiche Biobank an qualitätsgeprüften humane und tierischen Zellen, verschiedenen Geweben und Tumorarten betreibt und standardisierte Zellpellets für die weitere Analysen (NGS, RT-PCR, WB, HLA-Typisierung) produzieren kann. Zudem etabliert das Team Zell-basierte Assays und maßgeschneiderte Kultivierungsmethoden für verschiedenste Anwendungen (z.B. ADCC, FACS, ICH, Generierung von Sub-Klonen).

Um die Visualisierung von Immun- und Tumorzellen auf zellulärer und organischer Ebene zu ermöglichen besitzt das TRON eine Reihe von bildgebenden Plattformen. Dazu zählt unter anderem ein Multiplex-Immunfluoreszenz-System, welches die Darstellung der räumlichen Verteilung spezifischer Proteine und Immunzellen in Geweben ermöglicht. Diese Methode ist besonders geeignet für die Untersuchung von Immunevasionsmechanismen und zur Identifikation potentieller Biomarker. Daneben ermöglicht die Anwedung von „Live Imaging“ die temporale Dynamik der Immunantwort im Detail zu analysieren.

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Tools und Plattformen

Design immunotherapeutischer (prä-klinischer) Studien

  • Kombinationstherapie Studien (RNA Vakzine, anti-tumor Antikörper, Immuncheckpoint-Inhibition, Chemo- und lokale Radiotherapie)
  • Charakterisierung der intratumoralen und systemischen Immunantwort

Air-liquid interface Kulturen

  • Explantierte primäre murine und humane Tumore

Multicolor Flow Cytometry Assays (max. 18 Fluoreszenzfarbstoffe)

  • Funktionale Assays (Effektor Zytokinfreisetzung und Degranulairisierung)
  • Zelltod (cleaved caspase-3 und AnnexinV/7AAD)
  • Zellproliferation (BrdU, Ki67)
  • Phagocytose

Multicolor IF (4 Farben)

  • Detektion von Immunzellen, proliferierenden Zellen, Zelltod, Vaskularisierung in Tumoren, Lymphknoten, Milz, Lunge und Dünndarm
  • Charakterisierung des Tumor Microenvironments  (Hypoxie, vasculature leakiness)

Live Imaging

  • Spatiotemporale Studien von Zell-Zell Interaktion, Zelltötung und Motilität

Ex vivo Multiphoton Imaging:

  • Visualisierung von fluoreszenzgefärbten Immunzellen in explantierten Lymphknoten und Dünndarm

Multiplex Immunfluoreszenz Plattform

Färbung

  • Low order 2-6plex von FFPE Proben
  • Akoya Opal TSA-basierte Flurophore für Multiplex IHC
  • automatisierter Färbeworkflow auf Leica BOND Rx (30 Objektträger/Lauf) oder manuelle Färbung

Imaging

  • Vectra Polaris Multispectral Slide Scanner™ Mikroskop
  • Multispektrales Imaging ganzer Objektträger mit bis zu 7 Farben durch MOTiF Technologie
  • Durchlicht Bilder
  • Vollautomatisiertes Hochdurchsatzsystem (80 Objektträger)

Analyse

  • Phenochart und Inform: Spektrales Unmixing von Bildern, tissue seg, cell seg phenotyping, scoring, pathology views

Schlüsselbeiträge und Publikationen

Salomon N, Vascotto F, Selmi A, Vormehr M, Quinkhardt J, Bukur T, Schrörs B, Löwer M, Diken M, Türeci Ö, Sahin U, Kreiter S. (2020) A liposomal RNA vaccine inducing neoantigen-specific CD4+ T cells augments the antitumor activity of local radiotherapy in mice. Oncoimmunology. 9: 1771925.

Vascotto F, Petschenka J, Walzer KC, Vormehr M, Brkic M, Strobl S, Rösemann R, Diken M, Kreiter S, Türeci Ö, Sahin U. (2019) Intravenous delivery of the toll-like receptor 7 agonist SC1 confers tumor control by inducing a CD8+ T cell response. Oncoimmunology. 8(7):1601480.

Vormehr M, Reinhard K, Blatnik R, Josef K, Beck J, Salomon N, Suchan M, Selmi A, Vascotto F, Zerweck J, Wenschuh H, Diken M. Kreiter S, Türeci Ö,  Riemer AG, Sahin U. (2018) A non-functional neoepitope specific CD8+ T-cell response induced by tumor derived antigen exposure in vivo. Oncoimmunology . 8(3):1553478.

Fiore A, Ugel S, De Sanctis F, Sandri S, Fracasso G, Trovato R, Sartoris S, Solito S, Mandruzzato S, Vascotto F, Hippen KL, Mondanelli G, Grohmann U, Piro G, Carbone C, Melisi D, Lawlor RT, Scarpa A, Lamolinara A, Iezzi M, Fassan M, Bicciato S, Blazar BR, Sahin U, Murray PJ, Bronte V. (2018) Induction of immunosuppressive functions and NF-κB by FLIP in monocytes. Nat. Commun. 9(1):5193.

Selmi A, Vascotto F, Kautz-Neu K, Türeci Ö, Sahin U, von Stebut E, Diken M, Kreiter S. (2016) Uptake of synthetic naked RNA by skin-resident dendritic cells via macropinocytosis allows antigen expression and induction of T-cell responses in mice. Cancer Immunol. Immunother. 65(9):1075-83.

Kranz LM, Diken M, Haas H, Kreiter S, Loquai C, Reuter KC, Meng M, Fritz D, Vascotto F, Hefesha H, Grunwitz C, Vormehr M, Hüsemann Y, Selmi A, Kuhn AN, Buck J, Derhovanessian E, Rae R, Attig S, Diekmann J, Jabulowsky RA, Heesch S, Hassel J, Langguth P, Grabbe S, Huber C, Türeci Ö, Sahin U. (2016) Systemic RNA delivery to dendritic cells exploits antiviral defence for cancer immunotherapy. Nature. 534(7607):396-401.

Kreiter S, Vormehr M, van de Roemer, Niels, Diken M, Löwer M, Diekmann J, Boegel S, Schrörs B, Vascotto F, Castle JC, Tadmor AD, Schoenberger SP, Huber C, Türeci Ö, Sahin U. (2015) Mutant MHC class II epitopes drive therapeutic immune responses to cancer. Nature.  520:692-696.

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