Verbundprojekt: SYMMETRY - Subpopulation heterogeneity and microenvironmental engagement as predictors for treatment resistance in lymphoma; Teilvorhaben: Funktionelle und räumliche Charakterisierung der Tumorheterogenität bei B‑Zell‑Lymphomen

Abstract

Ursprüngliche Aufgabenstellung und Stand von Wissenschaft und Technik: Aggressive nodale B‑Zell‑Lymphome (z. B. diffus großzelliges B‑Zell‑Lymphom, follikuläres Lymphom, Mantelzelllymphom) weisen eine ausgeprägte intratumorale Heterogenität und eine komplexe, häufig immunsupprimierte Mikroumgebung auf. Therapieversagen unter Standard‑Chemoimmuntherapien und unter neuen Immuntherapien (CAR‑T‑Zellen, bispezifische Antikörper) ist häufig und bislang nur unzureichend vorhersagbar. Ausgehend von Vorarbeiten zur Einzelzell‑Charakterisierung von Lymphomen sollte im Verbundprojekt SYMMETRY untersucht werden, wie sich Subpopulationen von Tumor‑ und Immunzellen in nodalen B‑Zell‑Lymphomen zusammensetzen, wie sie räumlich im Gewebe organisiert sind und wie sie mit der Wirksamkeit unterschiedlicher Therapien zusammenhängen. Das Teilvorhaben von Prof. Dietrich sollte hierfür die klinische Probenbasis aufbauen, funktionelle Analysen etablieren und räumliche Multiplex‑Bildgebung in Richtung klinischer Routine weiterentwickeln. Ablauf des Vorhabens: Im Berichtszeitraum wurden am Universitätsklinikum Heidelberg und – nach Berufung des Projektleiters – am Universitätsklinikum Düsseldorf Lymphknoten‑Biopsien und Blutproben von Patientinnen und Patienten mit nodalen B‑Zell‑Lymphomen prospektiv gesammelt, qualitätsgesichert und gemeinsam mit den Partnern im Verbund untersucht. Zentrale Arbeitsschritte waren:

CITE‑seq‑basierte Einzelzell‑Profilierung (Transkriptom und Oberflächenproteine) sowie T‑Zell‑Rezeptor‑Sequenzierung von Lymphknoten (WP1 „ITH profiling“), Multiplex‑Immunfluoreszenz (Akoya CODEX) an denselben Geweben mit >50 Markern und Aufbau einer leistungsfähigen Bildanalyse‑Pipeline (WP6 „Multiplexed immunofluorescence“, WP7 „Advanced image analysis“), ex vivo‑Arzneimitteltestungen primärer Tumorzellen im Rahmen der prospektiven SMARTrial‑Studie sowie weitere funktionelle Experimente (WP3 „Functional characterisation of tumour subclones“), Mitwirkung an präklinischen Immuntherapiemodellen (Kombination von CD19‑CAR‑T‑Zellen mit CD20‑bispezifischen Antikörpern) und an der molekularen Aufarbeitung eines CAR‑positiven T‑Zell‑Lymphoms nach CAR‑T‑Therapie.

Verzögerungen ergaben sich durch asynchrone nationale Förderentscheidungen im Konsortium, die Verlagerung des Koordinationsstandorts nach Düsseldorf und den Wegfall des Partners in Riga für validierende immunhistochemische Analysen. Inhaltlich konnten diese Aufgaben durch das Teilvorhaben aufgefangen werden. Wesentliche Ergebnisse:

In einem multimodalen Datensatz aus 101 Lymphknoten wurde ein Atlas der T‑Zell‑Mikroumgebung in nodalen B‑Zell‑Lymphomen erstellt. Es konnten entitätsspezifische Muster von T‑Zell‑Subpopulationen und räumliche Muster von T‑Zell‑Infiltration bzw. T‑Zell‑Exklusion identifiziert werden (Roider et al., „Multimodal and spatially resolved profiling identifies distinct patterns of T cell infiltration in nodal B cell lymphoma entities“, Nat Cell Biol 2024). Die SMARTrial‑Studie („Ex vivo drug response profiling for response and outcome prediction in hematologic malignancies“, Liebers et al., Nat Cancer 2023) zeigte, dass hochdurchsatz‑basierte ex vivo‑Arzneimitteltests bei hämatologischen Neoplasien in über 90 % der Fälle innerhalb von sieben Tagen vorliegen und klinisches Therapieansprechen besser vorhersagen können als etablierte Risikomodelle. Dies bestätigt die Machbarkeit funktioneller Präzisionsmedizin, wie sie im Vorhaben vorgesehen war. Präklinische Arbeiten zur Kombination von CD19‑CAR‑T‑Zellen mit CD20‑bispezifischen Antikörpern (Brinkmann et al., „CD20‑bispecific antibodies improve response to CD19‑CAR T‑cells in lymphoma in‑vitro and CLL in‑vivo models“, Blood 2024) zeigen eine deutlich verbesserte Tumorkontrolle gegenüber der jeweiligen Monotherapie und liefern einen translationalen Ansatz für zukünftige Therapiekonzepte bei Lymphomen. In der Studie „Aggressive Lymphoma after CD19 CAR T‑Cell Therapy“ (Kobbe et al., N Engl J Med 2024) wurde ein CAR‑positives peripheres T‑Zell‑Lymphom nach CD19‑CAR‑T‑Therapie umfassend molekular untersucht. Die Analyse weist darauf hin, dass eine vorbestehende klonal expandierte T‑Zell‑Population mit onkogenen Mutationen und nicht die CAR‑Vektor‑Insertion selbst die Ursache des Lymphoms war. Dies ist für die Sicherheitsbewertung von CAR‑T‑Zell‑Therapien wesentlich. Im Teilvorhaben wurden Software‑Werkzeuge zur Verarbeitung und Analyse von Multiplex‑Immunfluoreszenz‑Daten entwickelt (Import, Visualisierung, KI‑gestützte Segmentierung, phänotypische Klassifikation unter Berücksichtigung der Zellnachbarschaft) und validierende immunhistochemische Panels aufgebaut, um komplexe Signaturen in die Routinediagnostik zu übertragen.

Diese Ergebnisse tragen zu einem verbesserten Verständnis von Tumorheterogenität, Mikroumgebung und Therapieansprechen bei aggressiven Lymphomen bei und bilden eine Grundlage für zukünftige klinische Studien mit funktioneller Präzisionsmedizin und optimierten Immuntherapie‑Strategien. Zusammenarbeit mit anderen Forschungseinrichtungen: Das Teilvorhaben war eng mit den anderen Partnern des SYMMETRY‑Konsortiums vernetzt:

Karolinska Institutet, Science for Life Laboratory (Proteogenomik und Deep‑Visual‑Proteomics), Single‑Cell Technologies Ltd. (Entwicklung der Bildanalyse‑Pipelines), Fondazione IRCCS Istituto Nazionale Tumori, Mailand (räumliche Transkriptomik, Mausmodelle), University of Oslo (statistische und integrative Methodenentwicklung), Zentrum für Gesundheitsethik der Evangelisch‑lutherischen Landeskirche Hannovers (ethische Begleitforschung), Rīga Stradiņš University (bis zum Ausscheiden in der Projektmitte).

Zudem bestand eine enge Zusammenarbeit mit der Leukämie‑ und Lymphom‑Liga e. V. für Öffentlichkeitsarbeit und Patientenkommunikation.