De rol van de botmatrix eiwitten in het herstel van multiple myeloom geïnduceerde botafbraak

Multipel myeloom (MM), in het verleden de ziekte van Kahler genoemd, is een kwaadaardige beenmergziekte die gekenmerkt wordt door woekering van plasmacellen. De ziekte gaat gepaard met een toename van de afbraak van bot (osteolyse), maar ook met remming van de botvorming (osteogenese), de zogenoemde myeloom botziekte. Dit veroorzaakt bij meer dan 90% van de mensen pijn en deformatie van de botten en daarmee een sterk verminderde kwaliteit van leven. Ondanks het feit dat nieuwe vormen van therapie de levensverwachting van MM patiënten sterk heeft verbeterd door langduriger onderdrukking van de ziekte, geldt dit niet voor botziekte; deze blijft onverminderd aanwezig. De huidige behandeling van botziekte bestaat uit bisfosfanaten die de botafbraak remmen, echter de verminderde botvorming wordt door bisfosfanaten niet verbeterd. Omdat patiënten gelukkigerwijs langer leven, wordt specifieke behandeling van botziekte steeds belangrijker. Niet alleen om de kwaliteit van het leven te verbeteren, maar ook omdat er sterke aanwijzingen zijn dat het veranderde bot tevens leidt tot ziektegroei en therapieresistentie.

Om deze redenen willen we ten eerste onderzoeken welke eiwitten een rol spelen bij het ontstaan van MM botziekte, ten tweede of het moduleren van deze eiwitten in de beenmerg microomgeving leidt tot het verminderen van MM botziekte en of dit ook leidt tot minder maligne plasmacelgroei en verhoogde gevoeligheid van deze kwaadaardige cellen voor anti-MM therapie. En als laatste willen we onderzoeken of een nieuwe therapie, namelijk chimere antigeen receptor (CAR) T cellen, gebruikt kan worden om bot-inducerende eiwitten lokaal in de MM beenmerg microomgeving af te leveren.

Gebruikmakend van een door ons ontwikkeld geavanceerd muizenmodel, waarin een humane beenmerg microomgeving nagebootst kan worden, hebben we kunnen aantonen dat kwaadaardige plasmacellen inderdaad de humane beenmerg microomgeving kunnen veranderen En dat dit resulteerde in verminderde bot groei. In de beenmerg microomgeving bevind zich een grote diversiteit aan celtypes, echter de gedachte is dat met name 1 type cel een belangrijke rol speelt in botvorming en dat zijn de mesenchymale stromale cellen (BMMSCs). Een diepere analyse van deze cellen die in contact zijn geweest met kwaadaardige plasmacellen laat zien dat een aantal botmatrix-eiwitten, waaronder ASPN, OGN en OMD, die mogelijk een rol spelen bij botvorming, verminderd worden geproduceerd of afwezig is in deze BMMSCs die in contact zijn geweest met de kwaadaardige plasmacellen. Om deze botmatrix-eiwitten in meer detail te kunnen bestuderen, hebben we in ons laboratorium een kweekmethode opgezet om vanuit geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSCs) stromale cellen (iMSCs) te kweken. En vastgesteld dat deze iMSCs in vivo in een muis bot kunnen vormen. Het gebruik van iPSCs heeft als voordeel dat, in tegenstelling tot de BMMSCs afkomstig van een patiënt, deze cellen uniform zijn en daardoor makkelijker gemodificeerd kunnen worden. Door middel van de CRISPR/Cas9 techniek, die ons instaat stelt om te knippen en plakken in het DNA van de cel, hebben we in deze iPSCs genetische veranderingen aangebracht. Door deze veranderingen wordt de expressie van ASPN, OGN en OMD beïnvloed (aanwezig en afwezig) en kunnen we de expressie in de cellen volgen (reporters). Met deze verkregen onderzoeksmethodes willen we in de huidige aanvraag:
1) onderzoeken wat het effect van de aanwezigheid en afwezigheid van ASPN, OGN en OMD is op de botvorming en of het herstellen van de expressie van deze botmatrix-eiwitten (ASPN, OGN en OMD) kan leiden tot meer bot aanmaak;
2) onderzoeken wat het effect is van het herstellen van de expressie van deze botmatrix-eiwitten (ASPN, OGN en OMD) op de groei van de kwaadaardige MM plasma cellen en therapieresistentie van deze cellen;
3) potentiële bot-inducerende eiwitten identificeren die deze botmatrix-eiwitten kunnen reguleren m.b.v. de gemaakte reporter cellen;
4) onderzoeken of CAR T cellen gebruikt kunnen worden om botstimulerende eiwitten lokaal in de beenmerg microomgeving af te geven, als mogelijke vertaling naar een nieuwe therapie.

Om CAR-T-cellen te maken worden de T-cellen van de patiënt met behulp van DNA-technieken 'tumor-specifiek' gemaakt. Deze cellen kunnen, na toediening aan de patiënt, vervolgens kankercellen herkennen, deze aanvallen en uitschakelen. In MM zal dit voornamelijk plaatsvinden in de beenmerg microomgeving waar de kwaadaardige plasmacellen zich bevinden. Om deze reden denken wij dat als wij, gebruikmakend van dezelfde DNA-technieken, de CAR T cellen ook botstimulerende eiwitten laten produceren deze ook voornamelijk lokaal hun werk zullen doen.
Met dit onderzoeksvoorstel beogen we nieuwe therapieën te ontwikkelen voor multipel myeloom, die de kwaadaardige plasmacellen aanpakken en botziekte kunnen verminderen.

Translatie van de bevindingen naar de kliniek, zullen door de nauwe samenwerking van klinische en preklinische onderzoekers binnen 1 staf gewaarborgd worden, zoals wij recent ook voor de monoclonale antistof daratumamab hebben laten zien. Daarnaast is Prof. dr. Sonja Zweegman vicevoorzitter van de HOVON myeloom werkgroep waarbinnen (inter)nationale klinische studies geïnitieerd worden. Er zijn diverse samenwerkingsverbanden met industriële partners alsmede private partners die benut kunnen worden voor implementatie van de bevindingen in dit project.

Naast publicaties van de resultaten in (medisch) wetenschappelijke tijdschriften, en presentaties tijdens nationale en internationale (medisch) wetenschappelijke conferenties zullen we patiënten informeren. Dit doen wij nu al regelmatig via publicaties in het patiënten-informatieblad van Hematon en tijdens hun regionale en nationale informatiedagen.