German Title: Die immunmodulatorische Auswirkung des Interferons-alpha in Verbindung mit Radiochemotherapie des Pancreasadenokarzinoms (CapRI)

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Abstract

Data from a phase II trial combining chemoradiotherapy with IFN-alpha (CapRI scheme) for adjuvant treatment of pancreatic carcinoma are very encouraging. Hypothesizing that IFN-alpha is the agent which significantly improves radiochemotherapy this work focuses on the immunomodulatory effect of IFN-alpha in this regimen. Eight human ductal pancreatic carcinoma cell lines were treated with the CapRI scheme (5-Fluorouracil, cisplatin, IFN-alpha and radiation). Peripheral blood lymphocytes, NK and T cells were preincubated with 1,000 U/ml IFN-alpha over 24 hours and tested in cytotoxicity assays against these cell lines and the mechanism of apoptosis induction was investigated, as well as the direct effect of IFN-alpha on pancreatic carcinoma cells regarding their immunogenicity and the influence on the DNA binding activity of the nuclear transcription factor NF-kappaB. The results showed an increase in cytotoxic activity of peripheral blood lymphocytes after IFN-alpha treatment from 12.5% to 34.3% (p<0.05). This increase in cytotoxicity was due to the NK cells as shown after depletion of T cells (T cells 4% lysis, NK cells 42.7% lysis) and was mediated by Fas-induced apoptosis, as well as by perforin release. Pretreatment of tumor cells with 5-FU and its combinations showed a significant increase in the susceptibility of tumor cells to NK cells (untreated tumor cells 34.3%, CapRI scheme 69.1%). While there was no significant difference between the whole CapRI scheme and chemoradiotherapy regarding cell proliferation rate and apoptosis induction, the cytotoxic effect of IFN-alpha stimulated lymphocytes against CapRI-treated pancreatic carcinoma cells was significantly higher than the effect of unstimulated lymphocytes against chemoradiotreated tumor cells (CapRI scheme -120.3%, chemoradiotherapy -75.2%, p=0.0001). IFN-alpha alone was able to increase the immunogenicity of pancreatic carcinoma cell lines increasing the mean expression of MHC class I in a significant manner which makes the tumor cells more susceptible to T cell cytotoxicity. In selected pancreatic carcinoma cell lines IFN-alpha might inhibit the DNA-binding activity of nuclear transcription factor NF-kappaB. IFN-alpha activates NK cells against pancreatic carcinoma cells and 5 FU treatment makes tumor cells more susceptible. These mechanisms may be responsible for the improved clinical outcome of CapRI.

Translation of abstract (German)

Daten von einer Studie der Phase II, die Chemotherapie, Strahlentherapie und IFN-Alpha (CapRI) für ergänzende Behandlung des Bauchspeicheldrüsenkrebses kombiniert, sind sehr aufmunternd. Annehmen, dass IFN-Alpha das Mittel ist, das erheblich das Ergebnis verbessert, Fokusse dieser Arbeit auf dem immunmodulatorisch Effekt des IFN-Alpha in dieser Behandlung. Acht menschliche ductal Bauchspeicheldrüsenkrebs zelllinien wurden mit der CapRI Behandlung behandelt (5-Fluorouracil, cisplatin, IFN-Alpha und Strahlung). Zusatzblutlymphozyten, NK Zellen und T-Zellen wurden mit 1.000 U/ml IFN-Alpha in 24 Stunden vorbehandelt und geprüft in den Cytotoxizitätsassay gegen diese Zelllinien und im Mechanismus von Apoptose Induktion wurde, sowie die direkte Wirkung des IFN-Alpha auf Bauchspeicheldrüsenkrebszellen betreffend ihre Immunisierungsfähigkeit und des Einflusses auf die DNA-verbindliche Tätigkeit des NF-kappaB nachgeforscht. Die Ergebnisse zeigten eine Zunahme der cytotoxischen Tätigkeit der Zusatzblutlymphozyten nach IFN-Alpha Behandlung von 12,5% bis 34,3% (p<0.05). Diese Zunahme der Cytotoxizität lag an den NK Zellen wie gezeigt nach Entleerung von T-Zellen (Zerstörung T-Zellen 4%, Zerstörung NK Zellen 42,7%) und wurde durch Fas-verursachtes Apoptose sowie durch Perforin Freigabe vermittelt. Vorbehandlung der Tumorzellen mit 5-FU und seinen Kombinationen zeigte einen bedeutenden Anstieg in der Anfälligkeit der Tumorzellen zu NK Zellen (unbehandelte Tumorzellen 34,3%, CapRI Behandlung 69,1%). Während es betreffend Zellenverbreitungsrate und Apoptose Induktion kein bedeutender Unterschied zwischen der ganzen CapRI Behandlung und Chemotherapie plus Strahlentherapie gab, war der cytotoxische Effekt der IFN-Alpha angeregten Lymphozyten gegen CapRI-behandelte Bauchspeicheldrüsenkrebszellen erheblich höher, als der Effekt der nicht stimulierten Lymphozyten gegen Chemotherapie und Strahlentherapie behandelte Tumorzellen(CapRI Behandlung -120,3%, Chemotherapie plus Strahlentherapie -75,2%, p=0.0001). IFN-Alpha allein war in der Lage, die Immunisierungsfähigkeit der Bauchspeicheldrüsenkrebszellen zu erhöhen, die den Mittelausdruck von MHC Klasse I in einer bedeutenden Art erhöhen, die die Tumorzellen anfälliger gegen T-zellige Cytotoxizität macht. Vorgewählten in den Bauchspeicheldrüsenkrebszellen könnte IFN-Alpha die DNA-bindene Tätigkeit des NF-kappaB hemmen. IFN-Alpha aktiviert NK Zellen gegen Bauchspeicheldrüsenkrebszellen und 5FU Behandlung macht Tumorzellen anfälliger. Diese Mechanismen können für das verbesserte klinische Ergebnis von CapRI verantwortlich sein.