Das Protein STAT3 hilft dem Immunsystem beim Kampf gegen Leukämie

Studie der Karl Landsteiner Privatuniversität für Gesundheitswissenschaften deckt unbekanntes Zusammenspiel zwischen leukämischen Zellen und Immunzellen auf. Mögliche Biomarker für künftige Immuntherapien gefunden.

Krems (Österreich), 16. Juli 2024: Das Protein STAT3 unterstützt das Immunsystem dabei, leukämische Zellen zu entdecken. Diese so überraschende, wie für zukünftige Immuntherapien bedeutende Wechselwirkung wird nun dank einer Studie an der Karl Landsteiner Privatuniversität für Gesundheitswissenschaften (KL Krems) im Detail verstanden. In dieser wurde nachgewiesen, dass das Protein STAT3 Einfluss auf die Bildung von Oberflächenstrukturen leukämischer Zellen nimmt, die diese für das Immunsystem angreifbar machen. Fehlen diese Strukturen, dann können leukämische Zellen der angeborenen Immunüberwachung des Körpers entkommen. Das Zusammenspiel von STAT3 und den Oberflächenstrukturen auf leukämischen Zellen könnte sich als Biomarker für zukünftige Immuntherapien eignen.

Die Akute Myeloische Leukämie (AML) ist bei Kindern die zweithäufigste Form der Leukämie und bei über 50-Jährigen sogar die häufigste. Trotz guter Behandlungsoptionen gibt es bei fast der Hälfte aller Betroffenen Rückfälle. Immuntherapien, die das körpereigene Immunsystem im Kampf gegen verbliebene Krebszellen unterstützen, gelten als vielversprechender Ansatz, um diese Rückfallquote zu verbessern. Zahlreiche klinische Studien fokussieren dabei auf die sogenannten Natürlichen Killerzellen (NK-Zellen) – Lymphozyten, die der Abtötung virusinfizierter und tumorös entarteter Zellen dienen. Doch AML-Zellen können dieser körpereigenen Immunabwehr oftmals entgehen – und die dafür verantwortlichen Mechanismen zu verstehen, ist von großer Bedeutung für den Erfolg von Immuntherapien. Einem Team der KL Krems gelang dazu ein bedeutender Beitrag, der jetzt international publiziert wurde.

Effiziente Eliminierung

„Wir zeigen erstmals, wie STAT3 in leukämischen Zellen zur Eliminierung durch NK-Zellen beiträgt“, erklärt Univ.-Prof. Dr. Dagmar Stoiber-Sakaguchi, Leiterin des Fachbereichs Pharmakologie der KL Krems und Letztautorin der Studie. „Dies erfolgt in Zusammenspiel mit Oberflächenstrukturen der AML-Zellen.. Diese Oberflächenstrukturen werden ICAM-1 genannt.“ Tatsächlich gelang dem Team der Nachweis, dass AML-Zellen, die kein STAT3 besitzen, weniger effizient durch NK-Zellen eliminiert wurden – und auch weniger ICAM-1 aufwiesen. ICAM-1 – Intercellular Adhesion Molecule 1 – dient den patrouillierenden NK-Zellen als Bindungsstelle, die zur Vernichtung der Krebszellen notwendig ist. Gibt es weniger ICAM-1, können die NK-Zellen ihrer Aufgabe nicht optimal nachgehen.

Im Detail bilden NK-Zellen mit ICAM-1 auf den leukämischen Zellen sogenannte immunologische Synapsen. Über diese Verbindungen werden in der Folge zytotoxische Moleküle auf die AML-Zellen übertragen, die diese absterben lassen – ein Vorgang, der – so die Studie – ohne STAT3 nicht effizient ablaufen kann und dazu beiträgt, dass AML-Zellen der körpereigenen Immunabwehr entgehen können.

Konsequente Kontrolle

Um seine Ergebnisse zu überprüfen, veränderte das Team um Prof. Stoiber-Sakaguchi STAT3-defiziente AML-Zellen so, dass sie trotz fehlendem STAT3 ICAM-1 herstellen konnten. Dabei zeigt sich, dass nun der Effekt des fehlenden STAT3 – die ineffiziente Eliminierung durch NK-Zellen – kompensiert werden konnte: ein klarer Hinweis, dass STAT3 im Zusammenspiel mit ICAM-1 leukämische Zellen für die Immunabwehr angreifbar macht. Weitere Bestätigung lieferten dann Auswertungen von Patientinnen- und Patientendaten der Medizinischen Universität Graz. Diese zeigten, dass die Expression von STAT3 und ICAM-1 in AML-Zellen positiv korrelierten, d.h. dass mehr ICAM-1 in den Zellen hergestellt wurde, wenn mehr STAT3 synthetisiert wurde. Doch damit nicht genug, wie Dr. Agnieszka Witalisz-Siepracka, Erstautorin der Studie, weiter erklärt: „Die Auswertung zeigte auch, dass Betroffene mit hoher Expression von ICAM-1 länger überlebten. Unsere Ergebnisse lassen diesbezüglich vermuten, dass dies dank einer effizienteren Eliminierung von AML-Zellen durch NK-Zellen erfolgte.“

„Wir freuen uns über unseren Beitrag zum Verständnis, wie es AML-Zellen gelingen kann, der körpereigenen Immunabwehr zu entkommen“, fasst Prof. Stoiber-Sakaguchi die Bedeutung der Arbeit ihres Teams zusammen. „Nicht nur kann dies bei der Entwicklung zukünftiger Immuntherapien helfen, sondern es erlaubt auch die Expression von STAT3/ICAM-1 als potenziellen Biomarker zu nutzen, um weitere Therapien zu individualisieren.“

Originalpublikation: STAT3 in acute myeloid leukemia facilitates natural killer cell mediated surveillance. A. Witalisz-Siepracka, C.-M. Denk, B. Zdársky, L. Hofmann, S. Edtmayer, T. Harm, S. Weiss, K. Heindl, M. Hessenberger, S. Summer, S. Dutta, E. Casanova, G. J. Obermair, B.Györffy, E. M. Putz, H. Sill & D. Stoiber. Front. Immunol. Sec. Cancer Immunity and Immunotherapy Vol. 15 – 2024. https://kris.kl.ac.at/de/publications/stat3-in-acute-myeloid-leukemia-facilitates-natural-killer-cell-m

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Karl Landsteiner Privatuniversität für Gesundheitswissenschaften (Stand 07/2024)

Die Karl Landsteiner Privatuniversität für Gesundheitswissenschaften (KL Krems) ist eine europaweit anerkannte Bildungs- und Forschungseinrichtung am Campus Krems. Die KL Krems bietet eine moderne, bedarfsorientierte Aus- und Weiterbildung in der Medizin und Psychologie sowie ein PhD-Programm im Bereich Mental Health and Neuroscience an. Das flexible Bildungsangebot ist auf die Bedürfnisse der Studierenden, die Anforderungen des Arbeitsmarkts sowie auf die Herausforderungen der Wissenschaft abgestimmt. Die drei Universitätskliniken in Krems, St. Pölten und Tulln sowie das Ionentherapie- und Forschungszentrum MedAustron in Wiener Neustadt gewährleisten eine klinische Lehre und Forschung auf höchstem Qualitätsniveau. In der Forschung konzentriert sich die KL auf interdisziplinäre Felder mit hoher gesundheitspolitischer Relevanz – u.a. der Biomechanik, der molekularen Onkologie, der mentalen Gesundheit und den Neurowissenschaften sowie dem Thema Wasserqualität und den damit verbundenen gesundheitlichen Aspekten. Die KL wurde 2013 gegründet und von der Österreichischen Agentur für Qualitätssicherung und Akkreditierung (AQ Austria) akkreditiert. https://www.kl.ac.at/