Kunnen we van op non-actief gestelde T-cellen weer actieve anti-tumor killers maken?

Achtergrond en probleemstelling
Autologe T-cel therapie heeft een enorm succes geboekt doordat 20% van uitbehandelde melanoma patiënten, die een levensverwachting van slechts 6 maanden hadden, na behandeling ziektevrij werd verklaard. T-cellen werden uit de eigen tumor geïsoleerd, enkele weken opgekweekt, en daarna in een éénmalige behandeling in grote getalen teruggegeven. In meerdere trials toonden 50% van de patiënten meetbare effecten op de behandeling. De geringe bijwerkingen van T-cel therapie resulteerden in een meetbare verhoging van levenskwaliteit voor deze patiënten. Ondanks dit bijzondere resultaat heeft het grootste gedeelte van de patiënten helaas maar beperkt of geen baat bij de therapie. Voor deze groep patiënten is het van essentieel belang dat de behandeling effectiever wordt om hun levensduur en levenskwaliteit te verhogen.

T-cellen kunnen tumorcellen opruimen door specifieke effector eiwitten aan te maken. Eén van de eiwitten die hierbij een belangrijke rol speelt is het cytokine Interferon gamma (IFNg). IFNg kan tumor cellen namelijk laten stoppen met groeien en zelfs direct doden. Bovendien zorgt IFNg voor een betere zichtbaarheid van de tumorcellen door het immuunsysteem omdat het de expressie van MHC moleculen verhoogt. Daarnaast lokt IFNg andere afweercellen naar de tumorlesie. Dit brede scala aan activiteiten maakt dat IFNg een essentieel eiwit is voor de effectiviteit van T-cellen tegen tumoren.
Echter, als T-cellen continu met tumorcellen in aanraking komen worden ze overgestimuleerd en verliezen ze hun belangrijk anti-tumor wapen omdat ze geen effector eiwitten meer aan kunnen maken. Ook na T-cel therapie doet de tumoromgeving er alles aan om de ingespoten T-cellen weer non-actief te maken. Welke signalen hiervoor verantwoordelijk zijn weten we niet.

Eiwitproductie wordt niet alleen gereguleerd door het afschrijven van DNA naar boodschapper RNA, maar ook de vertaling van RNA naar eiwit wordt strikt gereguleerd. Deze post-transcriptionele regulatie bepaalt hoe efficiënt eiwit wordt aangemaakt. Uit de literatuur en uit onze eigen studies blijkt dat T-cellen in de tumor heel goed in staat zijn om RNA te maken, maar dat specifiek de productie van effector eiwitten zoals IFNg is geblokkeerd.

Beoogde oplossing
In dit project zullen we uitzoeken hoe T-cellen beschermd kunnen worden tegen de remmende tumoromgeving, zodat ze hun effectiviteit tegen de tumor kunnen behouden. We richten ons hierbij specifiek op behoud van de IFNg productie in de tumoromgeving. Signalen die de eiwitproductie blokkeren richten zich voornamelijk tot het niet coderend gedeelte van mRNA. Als we deze post-transcriptionele regulatie kunnen bijsturen verandert wel de eiwitproductie, maar niet het eiwit dat geproduceerd wordt.
In voorstudies in muizen hebben we een belangrijke ontdekking gedaan: een kleine verandering in het niet coderende deel van IFNg mRNA beschermt IFNg mRNA tegen de blokkerende signalen van de tumor. Deze verandering leidt tot continue productie van IFNg in de tumor, met als gevolg dat de uitgroei van de tumor zeer effectief wordt geblokkeerd.

In het hier beschreven project willen we ontrafelen welke blokkerende signalen in de tumor verantwoordelijk zijn voor het remmen van de IFNg eiwit productie. Gebruiken slechts enkele signalen deze post-transcriptionele regulatie, of is dit mechanisme de algemene basis voor het blokkeren van T-cel activiteit in de tumor? Ons onderzoek zal zich richten op signalen die bekend staan als T-cel remmers, en op RNA-bindende eiwitten die bij post-transcriptionele regulatie betrokken zijn.

De regio in het niet coderend deel van IFNg mRNA die de eiwitsynthese reguleert is sterk geconserveerd tussen organismen. Door een kleine deletie in het IFNg gen aan te brengen, zullen we het IFNg mRNA van menselijke T-cellen op dezelfde manier veranderen als we eerder in muizen T-cellen hebben gedaan. We verwachten zo T-cellen te produceren met een sterk verbeterde effectiviteit in T-cel therapie. We zullen uit melanomen afkomstige T-cellen genetisch veranderen in het IFNg gen en hun effect op tumorgroei testen in een preclinisch muizen model waar ook primair melanoom materiaal is getransplanteerd.

IFNg werft en verandert ook andere afweercellen in de tumor omgeving. Ons onderzoek toont aan dat continue IFNg productie in de tumor meer macrofagen met een tumor-onderdrukkend phenotype aantrekt.
Macrofagen kunnen tumoren opruimen, onder andere wanneer antilichamen aan de tumor cellen binden. Om de immuuntherapie effectiever te maken, willen we de functie van de macrofen uitbaten, en combineren met de superieure T-cel therapie. Omdat deze vorm van combinatietherapie twee armen van het immuunsysteem activeert, verwachten we een verbeterde effectiviteit van de therapie.

Verwachtte uitkomsten
Deze pre-klinische studie zal nieuwe inzichten opleveren in het mechanisme dat T-cel activiteit in de tumor remt. Deze regulatie is tot op heden onbekend. Als we begrijpen welke factoren betrokken zijn bij de regulatie van IFNg eiwitsynthese kunnen medicijnen ontwikkeld worden die IFNg productie handhaven. Een combinatietherapie van T-cellen die IFNg produceren in de tumor samen met antistoffen tegen tumorcellen die macrophagen activeren zal laten zien hoe onze kennis uitgebuit kan worden en hoe immuunresponses effectief kunnen worden verhoogd.