Geburtshilfe Frauenheilkd 2005; 65(3): 297-302
DOI: 10.1055/s-2005-837534
Originalarbeit

Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York

New Tetramer Technology Offers New Aspects in the Definition of Appropriate HPV Target Epitopes for Novel Vaccine Designs in Cervical Cancer Patients[*]

Neue Tetramer-Technologie bietet neue Möglichkeiten für die Definition geeigneter HPV-Ziel-Epitope für neue Impftherapien bei ZervixkarzinompatientinnenH. Pilch1 , M. Schmidt2 , E. Steiner2 , R. Seufert2 , A. Jensen1 , K. Nilges2 , M. Maeurer3
  • 1Department of Obstetrics and Gynecology of the Ruhr-University of Bochum, Bochum, Germany
  • 2Department of Obstetrics and Gynecology of the Johannes Gutenberg-University of Mainz, Mainz, Germany
  • 3Institute of Medical Microbiology of the Johannes Gutenberg-University of Mainz, Mainz, Germany
Further Information

Publication History

Eingang Manuskript: April 21, 2004 Eingang revidiertes Manuskript: January 17, 2005

Akzeptiert: January 18, 2005

Publication Date:
24 March 2005 (online)

Zusammenfassung

Fragestellung: Die für die neoplastische Zelltransformation essenziellen Onkoproteine E6 und E7 von HPV-16 repräsentieren ideale Zielantigene einer virusspezifischen, MHC-Klasse-I-restringierten zellulären Immunantwort bei Zervixkarzinompatientinnen. Ziel der vorliegenden Untersuchung war es, HPV-16-E7-spezifische zytotoxische T-Zellen in unterschiedlichen biologischen Kompartimenten (periphäres Blut, Primärtumor und drainierende pelvine Lymphknoten) zu identifizieren. Dazu benutzten wir die neue Methode der Tetramer-Analyse.

Methode: Sortierte CD8 + T-Zellen (Blut, Tumor, Lymphknoten) von gesunden Probandinnen (n = 10), Patientinnen mit CIN (n = 9) und invasivem Zervixkarzinom (n = 15) wurden mittels Tetramer-Analyse hinsichtlich ihrer HPV-16-E7-Spezifität evaluiert. Die HLA- und HPV-Typisierung erfolgte durch PCR. Probandinnen und Patientinnen waren alle HLA-A2-positiv. Alle Tumorpatientinnen waren HPV-16-positiv.

Ergebnisse: 50 % der gesunden Probandinnen zeigten im peripheren Blut eine zytotoxische CD8 + Immunantwort (> 0,1 % der Gesamt-T-Zellpopulation) gegen ein definiertes HPV-16 E711 - 19-Epitop (YMLDLQPET), wohingegen lediglich bei weniger als 20 % der Patientinnen (CIN, Tumor) eine entsprechende spezifische T-Zellantwort objektiviert werden konnte. Lediglich bei einer Tumorpatientin zeigten aus Lymphknoten expandierte T-Zellen eine zytotoxische Virusspezifität.

Schlussfolgerung: Durch den Einsatz der neuen Tetramer-Technologie können wahlweise definierte tumorassoziierte Antigene bestimmt und zytotoxische T-Zellen aus allen biologischen Kompartimenten ohne In-vitro-Manipulation hinsichtlich ihrer Antigenspezifität evaluiert werden. Darüber hinaus lassen sich mit dieser Methode auch mögliche Ziel-Epitope einer effizienten Anti-HPV-Impftherapie definieren.

Abstract

Purpose: Human papillomavirus (HPV)16 E6 and E7 oncoproteins that are required for cellular transformation represent candidate targets for HPV specific and major histocompatibility complex (MHC) class-I restricted CD8 + T-cell responses in patients with cervical cancer. In the present study, we identified HPV specific T-cells in different biological compartments (peripheral blood lymphocytes [PBL], tumor tissue, tumor-draining lymphnodes) using MHC-class I tetramers containing an appropriate HPV 16 E7 peptide.

Material and Methods: FACS sorted (fluorescence activated cell sorting) CD8 + T-cells isolated from healthy blood donors (n = 10), patients with carcinoma in situ (n = 9) and invasive cervical cancer (n = 15) were obtained from PBL, tumor and pelvic nodes and evaluated for the presence of HPV 16 E7 specific effector CD3 + lymphocytes using the new tetramer technology. HPV DNA in tumor tissue was detected by PCR. All cervical cancer lesions could be identified as HPV 16 positive. PBL, tumor infiltrating lymphocytes (TIL), or T-cells from tumor-draining lymph nodes were isolated, gated on CD3 + CD8 + T-cells as indicated and tested for the frequency of HPV 16 E7 using HLA-A2 tetramer complexes. All patients included showed an HLA-A2 haplotype.

Results: 50 % of healthy individuals, but less than 20 % of patients (cervical intraepithelial neoplasia (CIN), invasive cancer) showed a specific cytotoxic CD8 + immune response to a defined HPV 16 E711 - 19 epitope (YMLDLQPET) in peripheral blood. HPV-reactive cytotoxic T-cells were detectable in tumor-draining lymph nodes in only one patient.

Conclusions: The tetramer-sorting of CD8 + T-cells from different biological compartments in patients with HPV associated cancer lesions permits the determination of the target specificity of CD8 + effector T-cells without further need for in vitro manipulation. Furthermore, this new method helps to define the most appropriate target epitopes for novel vaccine designs.

1 This manuscript partly contains published results from the Dr. med. thesis of Katia Nilges [[24]].

Literatur

  • 1 Whiteside T L. Monitoring of antigen-specific cytolytic T lymphocytes in cancer patients receiving immunotherapy.  Clin Diagnostic Lab Immunol. 2000;  7 327-332
  • 2 Tully G, Jäger E, Maeurer M J. Detection of antigen-specific T-cells with MHC/peptide-tetramer-complexes.  Clin Appl Immunol Rev. 2002;  2 345-356
  • 3 Pilch H, Günzel S, Schäffer U, Tanner B, Brockerhoff M, Maeurer M, Höckel M, Hommel G, Knapstein P G. The presence of HPV DNA in cervical cancer: correlation with clinico-pathological parameters and prognostic significance: 10 years' experience at the Department of Obstetrics and Gynecology of the Mainz University.  Int J Gynecol Cancer. 2001;  11 39-48
  • 4 Zitz J, McLachlin C, Tata J, Mutter G, Crum C. Analysis of isotope labelled PCR-amplified HPV-DNA by RFLP provides optimal sensitivity and contamination detection.  Mod Pathol. 1994;  7 407-411
  • 5 Maeurer M, Necker A, Salter R, Castelli C, Hoehn H, Karbach J, Freitag K, Neukirch C, Knuth A, Jager E. Improved detection of melanoma antigen-specific T-cells expressing low or high levels of CD8 by HLA-A2 tetramers presenting a Melan-A/MART-1 peptide analogue.  Int J Cancer. 2002;  97 64-71
  • 6 Hohn H, Julch M, Pilch H, Kortsik C, Tully G, Neukirch C, Freitag K, Maeurer M. Definition of the HLA-A2 restricted peptides recognized by human CD8 effector T cells by flow-assisted sorting of the CD8 + CD45RA + CD28-cell subpopulation.  Clin Exp Immunol. 2003;  131 102-110
  • 7 Whiteside T, Rammensee H G, Keilholz U. A sensitive ELISPOT assay for detection of CD8 + T-lymphocytes specific for HLA class I binding peptide epitopes derived from influenza proteins in the blood of healthy blood donors and melanoma patients.  Clin Cancer Res. 1997;  3 221-226
  • 8 Altmann J D, Moss P A, Goulder P J, Barouch D H, McHeyzer-Williams M G, Bell J I, McMichael A J, Davis M M. Phenotypic analysis of antigen-specific T lymphocytes.  Science. 1996;  274 94-96
  • 9 Lee P P, Yee C, Savage P A, Fong L, Brockstedt D, Weber J S, Johnson D, Swetter S, Thompson J, Greenberg P D, Roederer M, Davis M M. Characterization of circulating T cells specific for tumor-associated antigens in melanoma patients.  Nat Med. 1999;  5 677-685
  • 10 Maeurer M, Ogg C S, McMichael A J. HLA-peptide tetrameric complexes.  Curr Opin Immunol. 1998;  10 393-396
  • 11 Maeurer M, Chen H D, Fraire A E, Joris I, Brehm M A, Welsh R M, Selin L K. Memory CD8 + T cells in heterologous antiviral immunity and immunopathology in the lung.  Nat Immunol. 2001;  2 1067-1076
  • 12 Loftus D J, Ssquarcina P, Nielson M B, Geisler C, Castelli C, Odum N, Appella E. et al . Peptides derived from self-proteins as partial agonists and antagonists of human CD8 + T-cell clones reactive to melanoma/melanocyte epitome MART 1 (27 - 35).  Cancer Res. 1998;  58 2433-2439
  • 13 Loftus D J, Castelli C, Clay T M, Squarcina P, Marincola F M, Nishimura M I. et al . Identification of epitope mimics recognized by CTL reactive to the melanoma/melanocyte-derived peptide MART1(27 - 35).  J Exp Med. 1996;  184 647-657
  • 14 Whelan J A, Dunbar P R, Price D A, Purbhoo M A, Lechner F, Ogg C S. Specificity of CTL interactions with peptide-MHC class I tetrameric complexes is temperature dependent.  J Immunol. 1999;  163 4342-4348
  • 15 Rubio-Godoy V, Dutoit V, Rimoldi D, Llienard D, Lejeune F, Speiser D. et al . Discrepancy between ELISPOT IFN-gamma secretion and binding of A2/peptide multimers to TCR reveals interclonal dissociation of CTL effector functions from TCR-peptide/MHC complexes half-life.  Proc Natl Acad Sci USA. 2001;  98 10302-10307
  • 16 Tully G, Jäger E, Maeurer M J. Detection of antigen-specific T-cells with MHC/peptide-tetramer-complexes.  Clin Appl Immunol Rev. 2002;  2 345-356
  • 17 Maeurer M J, Necker A, Salter R D, Castelli C, Hohn H, Karbach J. et al . Improved detection of melanoma antigen specific T cells expressing low or high levels of CD8 by HLA-A2 tetramers presenting a Melan-A/Mart-1 peptide analogue.  Int J Cancer. 2002;  97 64-71
  • 18 McMichael A J, Kelleher A. The arrival of HLA class II tetramers.  J Clin Invest. 1999;  104 1669-1670
  • 19 Kotzin B L, Falta M T, Crawford F, Rosloniec E F, Bill J, Marrack P. et al . Use of soluble peptide-DR4 tetramers to detect synovial T-cells specific for cartilage antigens in patients with rheumatoid arthritis.  Proc Natl Acad Sci USA. 2000;  97 291-296
  • 20 Schiffmann M. Recent progress in defining the epidemiology of human papillomavirus infection and cervical neoplasia.  J Nat Cancer Inst. 1992;  84 394-398
  • 21 Tijong Out M YTA, Schegget ter J, Burger M P, van der Vange N. Epidemiologic and mucosal immunologic aspects of HPV infection and HPV related cervical neoplasia in the lower genital female tract: a review.  Int J Gynecol Cancer. 2001;  11 9-17
  • 22 Ritz U, Momburg F, Pilch H, Huber C, Maeurer M J, Seliger B. Deficient expression of components of the MHC class I antigen processing machinery in human cervical cancer.  Int J Oncol. 2001;  19 1211-1220
  • 23 Pilch H, Hohn H, Günzel S, Schäffer U, Seelig R, Seeliger B, Maeurer M, Knapstein P G. Cervical cancer cells present HPV-E7 epitope to CD4 + tumor infiltrating lymphocytes (TIL) in association with histocompatibility leucocyte antigen (HLA)DR4.  Geburtsh Frauenheilk. 1999;  59 1-6
  • 24 Nilges K, Hohn H, Pilch H, Neukirch C, Freitag C, Talbot P J, Maeurer M. HPV 16-E7 peptide directed CD8 + T-cells from patients with cervical cancer are cross-reactive to the coronavirus NS2 protein.  J Virology. 2003;  77 5464-5474
  • 25 Oerke S, Hohn H, Zehbe I, Pilch H, Schicketanz K H, Hitzler W E, Neukirch C, Freitag K, Maeurer M J. Naturally processed and HLA-B8-presented HPV 16 E7 epitope recognized T cells from patients with cervical cancer.  Int J Cancer. 2004;  Epup ahead of print 17 Dec 2004
  • 26 Gückel B, Meuer S, Bastert G, Wallwiener D. Einsatz tumorassoziierter Antigene in der Immuntherapie und Immundiagnostik des Mammakarzinoms.  Geburtsh Frauenheilk. 2003;  63 515-523
  • 27 Schauf B. Kongressbericht. Kongress der Mittel- und Oberrheinischen Gesellschaften für Gynäkologie und Geburtshilfe in Heidelberg.  Geburtsh Frauenheilk. 2003;  63 274-279

1 This manuscript partly contains published results from the Dr. med. thesis of Katia Nilges [[24]].

Priv.-Doz. Dr. med. Henryk Pilch Ltd. Arzt

Universitätsfrauenklinik Leipzig

Philipp-Rosenthal-Straße 55

04103 Leipzig

Email: Henryk.Pilch@medizin.uni-leipzig.de

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