Lipide-beladen macrofagen in glioblastoom: mechanismen van immunosuppressie en therapeutische herprogrammering

Glioblastoom is de meest agressieve primaire hersentumor en kent een mediane overleving van slechts 15 maanden, ondanks maximale behandeling. Immunotherapie heeft tot dusver gefaald, mede doordat tumorgeassocieerde macrofagen (TAM’s) een sterk immunosuppressieve omgeving creëren. Wij identificeerden eerder een specifieke TAM-subpopulatie: lipidebeladen macrofagen (LLM’s). Deze ontstaan door opname van myelinepuin en worden gekenmerkt door lipideaccumulatie, immunosuppressie en associatie met een slechte prognose. De moleculaire mechanismen die deze immunosuppressieve identiteit aandrijven, zijn echter volledig onbekend.

Onderzoeksrichting / voorgestelde oplossing

Wij stellen een geïntegreerde strategie voor om de metabole regulatie van LLM-immunosuppressie te ontrafelen en therapeutisch aan te grijpen. Via functionele CRISPR-Cas9-screening in primaire macrofagen identificeerden wij het glycerolipidemetabolisme als centrale regulator van de inflammatoire capaciteit van LLM’s.

Op basis hiervan richten wij ons op 3 samenhangende doelstellingen:

1. het causaal valideren van glycerolipidegenen als determinanten van LLM-immunosuppressie;
2. het in kaart brengen van het regulatoire netwerk via Perturb-seq;
3. het therapeutisch herprogrammeren van LLM’s via selectieve lipide-nanopartikelafgifte in vivo.

Onderzoeksvragen

• Welke genen in het glycerolipidemetabolisme bepalen de immunosuppressieve identiteit van LLM’s?
• Hoe zijn deze genen transcriptioneel met elkaar verbonden en welke regulatoire knooppunten hebben de grootste invloed op de inflammatoire capaciteit van macrofagen?
• Kan gerichte uitschakeling van deze genen via selectieve in-vivoafgifte de antitumorimmuniteit herstellen en de overleving verlengen in preklinische glioblastoommodellen?

Onderzoeksopzet

• WP1: we valideren individuele CRISPR-knockouts van de beste kandidaten uit onze screen, gecombineerd met spatiële metabolomics, LC-MS-lipidomics en vetzuurtracing, om de causale rol van het glycerolipidemetabolisme in LLM-immunosuppressie te bevestigen.
• WP2: we voeren Perturb-seq uit in primaire macrofagen, een primeur in het veld, en valideren prioriteitsgenen in humaan glioblastoommateriaal en via adoptieve transfer van bewerkte macrofagen in immunocompetente muismodellen.
• WP3: we maken gebruik van een macrofaagselectief lipide-nanopartikelplatform dat wij ontwikkelden om CRISPR-editingmachinerie in vivo af te leveren aan LLM’s. Ook testen wij therapeutische werkzaamheid in combinatie met standaardradiotherapie.

Verwachte uitkomsten

Dit project levert het eerste mechanistische begrip van hoe lipidenmetabolisme immunosuppressie afdwingt in glioblastoom, en vestigt een translationeel kader voor het herprogrammeren van TAM-LLM’s naar een antitumorstaat. De bevindingen zijn direct relevant voor glioblastoompatiënten, voor wie geen effectieve immunotherapie beschikbaar is.

Op langere termijn vormen de geïdentificeerde regulatoire genen potentiële biomarkers voor patiëntstratificatie. Ook biedt het LNP-platform een basis voor klinische ontwikkeling van metabole immunotherapie in glioblastoom en mogelijk andere solide tumoren met een vergelijkbaar immunosuppressief tumormilieu.