Der Weg von veränderten T-Zellen im Körper Immun- und Gentherapien sichtbar machen

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Immun- und Gentherapien bergen ein enormes Potenzial, jedoch gestaltet es sich als schwierig, ihre Wirkung im Körper zu verfolgen. Ein Forscherteam der Technischen Universität München hat nun einen neuen Ansatz entwickelt, der genetisch modifizierte T-Zellen, so genannte CAR-T-Zellen, im Körper aufspürt und die Wirksamkeit der Behandlungen sichtbar macht. Dies hilft bei der Entwicklung neuer Therapieformen.

Wenn bei Krankheiten wie Krebs klassische Behandlungsansätze scheitern, sind heutzutage immer häufiger maßgeschneiderte Zelltherapien eine Option. Ein gutes Beispiel hierfür sind CAR-T-Zell-Therapien. Bei diesen werden Immunzellen der Erkrankten entnommen und im Labor so verändert, dass sie einen Rezeptor tragen, der spezifische Oberflächenmoleküle von Krebszellen erkennt. Diese Immunzellen vermehren sich im Körper und töten die Krebszellen mithilfe einer Immunreaktion.

Um die Funktionsweise dieser Methode noch besser verstehen zu können, ist es wichtig zu verstehen, wie genau sich diese modifizierten Immunzellen im Körper verhalten: Wandern sie dorthin, wo sie gebraucht werden? Vermehren sie sich ausreichend? Verhalten sie sich unerwartet und attackieren schlimmstenfalls gesunde Organe? Um diese wichtigen Fragen zu beantworten, gibt es derzeit allerdings keine klinisch einsetzbaren Verfahren. Ein interdisziplinäres Team an der der Technischen Universität München (TUM) und dem TUM Klinikum hat nun einen Lösungsansatz gefunden.

Künstlicher Rezeptor und maßgeschneiderter Marker

Eine weitere Veränderung der Immunzellen soll die Detektion ermöglichen: Vereinfacht gesagt wird in die modifizierten Immunzellen ein zweiter künstlicher Rezeptor eingebaut. Sichtbar werden die Zellen dann mithilfe von PET-Bildgebung und einem speziell entwickelten ungefährlichen radioaktiven Kontrastmittel. Spritzt man diesen so genannten Radioliganden in den Körper, bindet er ausschließlich an die manipulierten Zellen und ihre Nachkommen und macht sie so sichtbar.

Die Grundlage des Verfahrens sind künstliche Proteine mit zielgerichteten Bindeeigenschaften, so genannte Anticaline. Diese werden seit den 1990er Jahren von Arne Skerra, Professor für Biologische Chemie an der TUM entwickelt. Aus diesen Arbeiten resultierte ein Anticalin, das den Liganden DTPA bindet und nun als Teil eines Zelloberflächenrezeptors nutzbar gemacht wurde. Ein Team um Wolfgang Weber, Professor für Nuklearmedizin am TUM Klinikum, hat auf dieser Grundlage ein künstliches Gen in Zellen eingebaut, das dazu führt, dass diese an ihrer Oberfläche den Anticalin-Rezeptor „DTPA-R“ bilden. An der Spitze des Projektes standen Volker Morath und Katja Fritschle aus der Nuklearmedizin, die zusammen mit dem Team auch den passenden Radioliganden für DTPA-R,¹⁸F-DTPA entwickelten. Gemeinsam mit Immuntherapie-Experte Dirk Busch, Professor für Medizinische Mikrobiologie, Immunologie und Hygiene der TUM, wurde das Verfahren mit CAR-T-Zellen erprobt.

T-Zellen

Neue Phase der Immunantwort entdeckt

(Gen-) Therapien sichtbar machen

Mithilfe von Mausmodellen zeigten die Wissenschaftler, dass die Zellen tatsächlich in das betroffene erkrankte Gewebe wanderten und sich dort teilen. Sie stellten allerdings auch fest, dass der Radioligand, der schnell über die Nieren ausgeschieden wird, ausschließlich an Zellen mit dem künstlichen Rezeptor bindet und nicht mit anderen Vorgängen im Körper interferiert.

Die Studie zeigte demnach auch, dass auf diese Weise auch Gentherapien überwacht werden könnten, bei denen Viren als Werkzeug dienen, um Erbinformationen in Zellen zu verändern.

Ein Werkzeug der Zukunft

Das Forscherteam sieht sich optimistisch, dass die neue Methode einen Platz in der Forschung der Zukunft einnehmen wird. „Seit einigen Jahren ist klar, dass neue medizinische Anwendungen wie Immun- und Gentherapien ein unglaubliches Potenzial haben“, sagt Weber. „Wir glauben, dass wir ein wichtiges Werkzeug geschaffen haben, mit dem wir solche Therapien sicherer machen können, indem wir besser verstehen, was im Körper geschieht.“ Noch steht die Entwicklung des Verfahrens am Anfang; bevor es in menschlichen Patienten zum Einsatz kommen kann, müssen unter anderem die Sicherheit und Wirksamkeit in klinischen Studien überprüft werden. Die Vorbereitungen hierfür und die Weiterentwicklung des Ansatzes für eine Kommerzialisierung laufen derzeit.

Für die Grundlagenforschung kann der Ansatz aus Sicht der Forschenden schon jetzt wichtige Erkenntnisse liefern. Zugleich soll das neue Verfahren dem Tierschutz dienen: Wenn Versuchstiere im Verlauf der Experimente kontinuierlich beobachtet werden können, lässt sich ihre Zahl bei der Entwicklung neuer Zell- und Gentherapien erheblich reduzieren.

Originalpublikation: Volker Morath, Katja Fritschle et al. PET-based tracking of CAR T cells and viral gene transfer using a cell surface reporter that binds to lanthanide complexes Nature Biomedical Engineering (2025). DOI: 10.1038/s41551-025-01415-7.

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