CHAPTER 10 NEDERLANDSE SAMENVATTING
165
C H A P T E R 10
ACHTERGROND VAN HET ONDERZOEK In het begin van de 20ste eeuw werd het concept gelanceerd dat het immuunsysteem beïnvloed kan worden om kanker te voorkomen en te behandelen. Recenter onderzoek toont aan dat een tumor ook mechanismen kan ontwikkelen die 1) voorkomen dat cellen van het immuunsysteem kankercellen herkennen, 2) de activiteit van immuuncellen onderdrukken of 3) voorkomen dat immuuncellen de kanker bereiken. Immuuntherapie van kanker moet daarom niet alleen gericht zijn op het stimuleren van anti-tumor immuniteit maar moet tevens gericht zijn op het opheffen van immuun-suppressie en –evasie van de tumor. Hoofdstuk 2 is een review van onderzoek naar belangrijke immuunmechanismen met zowel anti- als pro-tumor effecten. Tevens worden strategieën beschreven die beogen de balans in de tumor te verschuiven ten faveure van antitumor immuniteit.
Lokale tumor bestraling en therapeutische vaccinatie
Infiltratie van immuun effectorcellen in tumoren wordt bevorderd door een match tussen de chemokinen in de tumor en de corresponderende chemokinereceptoren op de immuuncellen. Het ontwikkelen van strategieën die de productie en afgifte van de juiste chemokinen door tumoren verhogen, en/of de chemokinereceptoren op immuuncellen weten te verhogen is daarom van groot belang. Bovengenoemde effecten blijken ook geïnduceerd te worden door bestraling van de tumor met een lage dosis bestralingsdosis. Het primaire doel van bestraling is een zodanige DNA-schade in de tumorcellen te veroorzaken dat de cel dood gaat. Recent is aangetoond dat bestraling met een lage dosis straling ook een ontstekingsreactie opwekt. Dit leidt tot over-expressie van chemokinen en chemokine receptoren wat cruciaal is voor de infiltratie van immuun effectorcellen in de tumor. Hoofdstuk 3 beschrijft onderzoek naar de versterking van een kankervaccin gebaseerd op een virus, het Semliki Forest virus (SFV). Het vaccin bestaat uit SFV deeltjes die cellen éénmalig kunnen infecteren en in geïnfecteerde cellen een grote hoeveelheid tumorantigeen produceren. In deze studies is het tumorantigeen een fusie eiwit van het E6 en E7 eiwit van humaan papillomavirus (HPV). Bepaalde typen van het HPV kunnen leiden tot verschillende vormen van kanker, zoals baarmoederhalskanker. Cellen die het SFV vaccin hebben opgenomen gaan binnen 3 dagen dood en het E6 en E7 eiwit (antigeen) wordt dan gepresenteerd aan professioneelantigeen-presenterende cellen (DCs) die ervoor zorgen dat er cellen opgewekt worden die HPVgeïnduceerde kankercellen kunnen herkennen en doden, zogenaamde cytotoxische T cellen (CTLs). In dit hoofdstuk laten we zien dat lokale lage dosis bestraling een infiltratie van T cellen induceert, maar ook leidt tot infiltratie van cellen die de afweer onderdrukken, de ‘myeloidderived suppressor cells’ afgekort als MDSCs. We laten zien dat de combinatie van bestraling met het kankervaccin SFVeE6,7 het aantal tumor-specifieke CTLs cellen in de tumoren verhoogt. Uiteindelijk verhoogde de combinatie de verhouding antigeen-specifieke CTLs ten opzichte van de suppressieve MDSCs in tumoren. Analyse van de chemokinen laat zien dat met name CCR2/ CCL2 en CXCR6/CCL16 significant hoger tot expressie kwamen.
Sunitinib en therapeutische vaccinatie
In het afgelopen decennium is duidelijk geworden dat de toename van het aantal MDSCs in milt, bloed en tumor correleert met progressie van de tumor en therapie-ongevoeligheid van de tumor. Daarom wordt er veel onderzoek gedaan naar mogelijkheden om het aantal en/of de activiteit van deze MDSC te beïnvloeden. Hoofdstuk 4 is een review van (pre)klinische studies naar mono- of multi-therapieën die ingrijpen op MDSCs.
166
N E D E R L A N D S E S A M E N VAT T I N G
MDSCs worden gekenmerkt door co-expressie van verschillende merkers zoals Gr1, CD11b, CD31 of CD33, waarvan sommige ook op andere immuuncellen tot expressie komen. Een veelgebruikte techniek om MDSCs te onderdrukken is gebaseerd op toediening van monoklonale anti-Gr1 antilichamen. In onze studies (niet beschreven) bleek dat anti-Gr1 in vivo niet alleen het aantal MDSCs verlaagde maar ook de CD8+ T cel activiteit verhoogde en tumorprogressie vertraagde. Echter, later bleek dat het anti-GR1-antilichaam ook leidde tot een sterke (ongewenste) verlaging van het aantal neutrofielen. In ons onderzoek gebruikten we daarom de tyrosine kinase inhibitor, sunitinib, om het aantal MDSC te verminderen (hoofdstuk 5). Momenteel wordt sunitinib gebruikt als eerste-lijns therapie voor patiënten met een gemetastaseerd niercelcarcinoom en gastro-intestinale stromale tumoren die resistent zijn tegen conventionele therapieën. Behandeling van muizen met tumoren met sunitinib resulteerde in een dosis-afhankelijke verlaging van het aantal MDSCs in tumor, milt en bloed en tegelijkertijd een verhoging van het aantal en de activiteit van CD8+ T-cellen. Hoewel na sunitinib behandeling het aantal MDSC afnam bleek de intrinsieke immunosuppressieve activiteit van de resterende MDSCs in de tumor onveranderd. De combinatie van sunitinib met SFVeE6,7 immunisatie versterkte het antitumor effect van het kankervaccin (hoofdstuk 5).
Multimodaliteit regimes om het effect van immunotherapie te versterken
In hoofdstuk 3 lieten we zien dat bestraling het aantal immuuncellen sterk verhoogt. Echter niet alleen het aantal CTLs nam toe, ook het aantal MDSCs in de tumor nam toe na bestraling. Uiteindelijk leidde de combinatie van bestraling met immunisatie wél tot een verhoging van de verhouding van antitumor effectorcellen, de CTL’s, ten opzichte van de immuunsuppressieve MDSCs. Ons vervolgonderzoek liet zien dat sunitinib het aantal MDSCs verminderde en dat de combinatie van sunitinib met het SFVeE6,7 vaccin ook de afweer versterkte. Een logisch vervolg was dus te onderzoeken of een rationeel ontworpen combinatie van sunitinib, lokale bestraling en immunisatie de afweer nog sterker verhoogt. Dit onderzoek is beschreven in Hoofdstuk 6. De gecombineerde behandeling resulteerde inderdaad in een sterke verlaging van het aantal MDSC en een sterke verhoging van het aantal E7-specifieke CTLs in de tumor. De combinatie resulteerde uiteindelijk in een 200-voudige verhoging van de verhouding E7-specifieke CTLs tot MDSCs en in alle muizen tot een volledige blokkering van tumorgroei, zelfs als sunitinib en bestraling gecombineerd werd met een suboptimale dosering in een suboptimaal toedieningsschema van het kankervaccin SFVeE6,7.
PET monitoring van de immuunrespons geïnduceerd met een kankervaccin
In hoofdstuk 7 wordt het gebruik van Positron Emissie Tomografie (PET) beschreven als een nieuwe manier om te bestuderen of tumoren geïnfiltreerd worden door geactiveerde T-cellen na gecombineerde behandeling van bestraling en immunisatie met het SFVeE6,7 kankervaccin. Hiervoor gebruikten we een recent ontwikkeld radioactief-gemerkt cytokine, het N(4-18F-fluorbenzoyl) interleukine-2 ([18F] FB-IL2). Deze zogenaamde ‘probe’ bindt selectief aan interleukine 2 receptoren (IL2R) op geactiveerde T-cellen. Met behulp van in vivo PET kon het [18F] FB-IL2 signaal in de tumor gedetecteerd en gekwantificeerd worden. De hoogste opname was te zien in de groep die behandeld werd met lokale tumorbestraling gecombineerd met SFVeE6,7 immunisatie. Ex vivo bio-distributie data bevestigden deze PET-observaties. Met deze proof-of-concept studie hebben we aangetoond dat tumor-infiltratie door geactiveerde T-cellen selectief en niet-invasief bestudeerd kan worden met [18F]FB-IL2 PET imaging.
167
10
C H A P T E R 10
Biomarkers voor de uitkomsten van behandeling
Recent onderzoek naar de mechanismen van tumoren om de immunologische afweer te ontduiken of te onderdrukken heeft geleid tot nieuwe benaderingen voor de behandeling van kanker. Deze studies tonen ook aan dat het noodzakelijk is om biomarkers te identificeren om behandelingsresultaten te evalueren binnen specifieke patiëntengroepen. Mogelijk nog belangrijker is het gebruik van biomarkers om patiënten te kunnen identificeren die baat zullen hebben bij specifieke behandelingen. Inmiddels zijn er enkele biomarkers geïdentificeerd die geassocieerd zijn met betere dan wel lagere overlevingskansen van kankerpatiënten. Tot deze biomarkers behoren ook de tumor-infiltrerende lymfocyten (TIL’s). De aanwezigheid van TIL’s kunnen positief of negatief correleren met het behandelingsresultaat, afhankelijk van het soort TIL. De aanwezigheid van veel CD8+ T-cellen in de tumor heeft een prognostisch voordeel en een betere ziekte-specifieke en ziektevrije overleving van kankerpatiënten. In tegenstelling tot CD8+ T-cellen dragen FoxP3+ regulatoire T cellen (Tregs) bij aan immuuntolerantie door onderdrukking van de deling en de activiteit van CD8+ T cellen. Vooral bij baarmoederhalskanker lijken hoge niveaus Tregs geassocieerd met een ongunstige prognose. Echter, recent werd ook een correlatie gevonden tussen Foxp3+ Tregs en verbeterde overlevingskansen van de patiënten. In hoofdstuk 8 evalueerden we de prognostische waarde van de aanwezigheid van CD8+ en Foxp3+ TIL’s in tumoren van patiënten met lokaal-gevorderde baarmoederhalskanker die radio(chemo) therapie ondergingen. We zagen dat de aanwezigheid van veel CD8+ TIL’s maar ook de aanwezigheid van FoxP3+ TIL’s vóór de behandeling positief correleerde met de totale- en ziekte-specifieke overleving.
CONCLUDEREND In dit proefschrift zijn strategieën beschreven die de effectiviteit van immunotherapie met het SFVeE6,7 kanker vaccin verder verhogen. We laten zien dat lokale tumorbestraling de migratie van tumor-specifieke T cellen naar de tumor verhoogt. Echter ook het aantal immuunsuppressieve cellen, MDSCs, in de tumor neemt toe door deze behandeling. Netto wordt evenwel het antitumor effect versterkt door de combinatie van lokale bestraling met SFVeE6,7 immunisatie. Vervolgens laten we zien dat de behandeling met de tyrosine-kinase remmer sunitib selectief het aantal immuun-suppressieve MDSC’s in de tumor verlaagt en daarmee ook de effectiviteit van SFVeE6,7 verhoogt. Op basis van deze resultaten hebben we een nieuwe behandeling ontworpen en onderzocht die het immuunsysteem sterk activeert, immuuncellen doet migreren en accumuleren in de tumor, en tot slot de immuun suppressieve immuuncellen sterk doet afnemen. Deze combinatie leidt tot een sterk verhoogde verhouding van antitumor effectorcellen en immuun-suppressieve cellen in de tumor resulterend in een complete blokkering van tumorgroei. Naast deze functionele studies wordt er in dit proefschrift een geheel nieuwe methode beschreven om de infiltratie van geactiveerde T cellen te visualiseren met behulp van PET.
168
N E D E R L A N D S E S A M E N VAT T I N G
10
169
