Immunologie in de medische praktijk. XXV. Toepassing van dendritische cellen in de immunotherapie van kanker

5 6

7 8 9 10 11 12

13 14

15 16 17

18 19

20

21

Vandenbroucke JP. Medical journals and the shaping of medical knowledge. Lancet 1998;352:2001-6. Hodgkin P. Medicine, postmodernism, and the end of certainty. Where one version of the truth is as good as another, anything goes. BMJ 1996;313:1568-9. Mathers N, Rowland S. General practice – a post-modern specialty? Br J Gen Pract 1997;47:177-9. Alderson P. The importance of theories in health care. BMJ 1998; 317:1007-10. Hart JT. Cochrane lecture 1997. What evidence do we need for evidence based medicine? J Epidemiol Comm Health 1997;51:623-9. Dunning AJ. Betoverde wereld. Over ziek en gezond in onze tijd. Amsterdam: Meulenhoff; 1999. Kassirer JP. Doctor discontent. N Engl J Med 1998;339:1543-5. Ely JW, Dawson JD, Young PR, Doebbeling BN, Goerdt CJ, Elder NC, et al. Malpractice claims against family physicians. Are the best doctors sued more? J Fam Pract 1999;48:23-30. Giddens A. Modernity and self-identity. Self and society in the late modern age. Oxford: Polity Press; 1991. Williams SJ, Calnan M. The ‘limits’ of medicalization?: modern medicine and the lay populace in ‘late’ modernity. Soc Sci Med 1996; 42:1609-20. Coumou H. Kundig redeneren en beslissen door patiënten. Lisse: Swets & Zeitlinger; 1998. Stüssgen RAJ. De nieuwe patiënt op weg naar autonomie [proefschrift]. Utrecht: Universiteit Utrecht; 1997. De Maeseneer J. Het functioneren van 94 huisarts-begeleiders aan de RU Gent. Een explorerend beschrijvend en hypothesevormend onderzoek [proefschrift]. Gent: Centrum voor huisartsopleiding; 1989. Okkes IM, Oskam SK, Lamberts H. Van klacht naar diagnose. Bussum: Coutinho; 1998. Okkes IM, Kruys EM. Is het verschil tussen opleidingseisen en eindtermen van de artsopleiding een probleem? Ned Tijdschr Geneeskd 1998;142:2716-9. Roscam Abbing HDC. Richtlijnen voor medisch handelen in gezondheidsrechtelijk perspectief. Ned Tijdschr Geneeskd 1998;142: 2480-4. Wilkinson EK, Bosanquet A, Salisbury C, Hasler J, Bosanquet N. Barriers and facilitators to the implementation of evidence-based medicine in general practice: a qualitative study. Eur J Gen Pract 1999;5:66-70.

22 23 24 25

26

27

28

29

30

31

32

33 34 35

36 37

Spaink K. Het strafbare lichaam. De orenmaffia, kwakdenken en het placebo-effect. Amsterdam: De Balie; 1992. Dorrestein R. Heden ik. Amsterdam: Contact; 1993. Gelijns AC, Rosenberg N, Moskowitz AJ. Capturing the unexpected benefits of medical research. N Engl J Med 1998;339:693-8. Induced prescription in Barcelona’s Primary Health Care Study Group (Institut Català de la Salut). Induced prescription in primary health care. Eur J Gen Pract 1999;5:49-53. Cohen O, Kahan E, Zalewski S, Kitai E. Medical investigations requested by patients: how do primary care physicians react? Fam Med 1999;31:426-31. Gevers JKM. Alternatieve behandelwijzen na invoering van de Wet op de Beroepen in de Individuele Gezondheidszorg (Wet BIG). Ned Tijdschr Geneeskd 1999;143:210-3. College voor Zorgverzekeringen. De vergoedingen van zelfzorggeneesmiddelen met ingang van 1 september 1999. Amstelveen: College voor Zorgverzekeringen; 1999. Paterson-Brown S. Should doctors perform an elective caesarean section on request? Yes, as long as the woman is fully informed. BMJ 1998;317:462-3. Amu O, Rajendran S, Bolaji II. Should doctors perform an elective caesarean section on request? Maternal choice alone should not determine method of delivery. BMJ 1998;317:463-5. Adler SR, Fosket JR. Disclosing complementary and alternative medicine use in the medical encounter: a qualitative study in women with breast cancer. J Fam Pract 1999;48:453-8. Jung HP, Wensing M, Grol R. What makes a good general practitioner: do patients and doctors have different views? Br J Gen Pract 1997;47:805-9. Taylor C. The ethics of authenticity. Cambridge, Mass.: Harvard University Press; 1991. Taylor C. Philosophical arguments. Cambridge, Mass.: Harvard University Press; 1985. Coyle J. Exploring the meaning of ‘dissatisfaction’ with health care: the importance of ‘personal identity threat’. Soc Health Illness 1999;21:95-124. Dupuis HM. Op het scherp van de snede. Goed en kwaad in de geneeskunde. Amsterdam: Balans; 1998. Elsendoorn GM, Hoos AM, Smets EMA, Visser MRM, Haes JCJM de. Burnout bij medisch specialisten. Med Contact 1998;53:1204-7. Aanvaard op 6 oktober 1999

Capita selecta

Immunologie in de medische praktijk. XXV. Toepassing van dendritische cellen in de immunotherapie van kanker c.j.a.punt, i.j.m.de vries, p.f.a.mulders, g.j.adema en c.g.figdor De immunotherapie van kanker heeft een sterke impuls gekregen door de ontdekking van cytotoxische T-cellen als de krachtigste cellulaire effectoren van het immuunsysteem, en door de ontdekking van antigenen die herkend worden door deze cytotoxische T-cellen en die Academisch Ziekenhuis St. Radboud, Postbus 9101, 6500 HB Nijmegen. Afd. Medische Oncologie: dr.C.J.A.Punt, internist. Laboratorium voor Tumorimmunologie: dr.I.J.M.de Vries, celbioloog; dr.G.J.Adema, moleculair immunoloog; prof.dr.C.G.Figdor, celbioloog-immunoloog. Afd. Urologie: dr.P.F.A.Mulders, uroloog. Correspondentieadres: dr.C.J.A.Punt.

2408

Ned Tijdschr Geneeskd 1999 27 november;143(48)

Samenvatting: zie volgende bladzijde.

betrokken zijn bij de immuniteit tegen kanker. Dendritische cellen zijn gespecialiseerde ‘professionele’ antigeenpresenterende cellen en spelen een cruciale rol bij de activatie van T- en B-lymfocyten. Dendritische cellen komen in zeer geringe aantallen voor in beenmerg, in perifeer bloed (waar ze voor minder dan 1% deel uitmaken van de fractie van mononucleaire cellen), in lymfoïde weefsels, huid en mucosa, als ook in zeer geringe hoeveelheden in vrijwel alle organen

samenvatting – Dendritische cellen behoren tot de meest effectieve antigeenpresenterende cellen van ons immuunsysteem en spelen een cruciale rol bij immuniteitsreacties zoals de activatie van Ten B-lymfocyten en de inductie of het instandhouden van tolerantie. – Nieuwe kweekmethoden stellen ons in staat om voldoende dendritische cellen te isoleren (bijvoorbeeld uit perifeer bloed) voor verder onderzoek en voor de bereiding van antigeenbeladen dendritische cellen voor klinische toepassing bij kankerpatiënten. – In dierexperimentele onderzoeken bleek immunisatie met antigeenbeladen dendritische cellen bescherming te bieden tegen uitgroei van geïnjecteerde tumorcellen. – In experimenteel klinisch onderzoek bij patiënten met onder andere gemetastaseerd niercarcinoom, melanoom en B-cellymfoom bereikte een aantal patiënten een duurzame remissie na immunisatie met antigeenbeladen dendritische cellen. De bijwerkingen van deze behandeling waren gering. – Onbeantwoorde vragen over tumorvaccins met antigeenbeladen dendritische cellen betreffen specifieke zaken, zoals de optimale methode van kweken en antigeenbelading, en algemene zaken zoals dosis, frequentie, duur en route van toediening. Daarnaast is er nog geen goede methode om de in-vivoimmuunrespons nauwkeurig te meten.

en zelfs tumorweefsel. In een onrijp stadium zijn dendritische cellen in staat om antigeen op efficiënte wijze op te nemen en te verwerken, en in samenhang met moleculen van het humaneleukocytenantigeen(HLA)-systeem aan hun celoppervlak te presenteren aan T- en Bcellen. Hierna ondergaan dendritische cellen een uitrijping waarbij de expressie van HLA- en costimulatiemoleculen toeneemt en daarmee het antigeenpresenterend vermogen. Deze uitgerijpte, antigeenbeladen dendritische cellen migreren naar lymfoïde organen, waar ze onder andere ‘maagdelijke’ (zogenaamd naïeve) T-cellen aanzetten tot CD4-afhankelijke cellulaire immuunreacties. Dendritische cellen spelen een centrale rol in het ontstaan van immuniteit en zijn derhalve betrokken bij vele aandoeningen als auto-immuunziekten, infecties, allergieën, transplantaatafstoting en kanker. In de volgende paragrafen zullen wij voornamelijk de rol van dendritische cellen bij kanker beschrijven. isolatie van dendritische cellen Pas vrij onlangs zijn kweekmethoden ontwikkeld die ons in staat stellen om voldoende dendritische cellen te oogsten voor onderzoek en klinische toepassing: ze worden gewonnen uit voorlopercellen in het beenmerg en het perifere bloed die het CD34-antigeen dragen (in vitro worden dan granulocyt-macrofaag-koloniestimulerende factor (GM-CSF) en tumornecrosisfactor α (TNFα) toegevoegd),1 en uit de talrijkere CD34–-CD14+-voorlopercellen in perifeer bloed met behulp van GM-CSF en interleukine-4 (IL-4).2 Voor experimentele klinische toepassing bij de mens wordt meestal gebruikgemaakt van leukoferese, waarna de verkregen mononucleairecelfractie wordt geïsoleerd en de adherente cellen (dat

zijn de cellen die aan plastic hechten) gedurende ongeveer 7 dagen worden gekweekt onder toevoeging van GM-CSF en IL-4. Er zijn meerdere variaties op deze methode beschreven met het doel de opbrengst te verhogen of de functionele activiteit van de cellen te bevorderen. Voorbeelden zijn de toevoeging van een door monocyten geconditioneerd medium,3 van Flt3-ligans (een cytokine dat diverse hematopoëtische cellen kan stimuleren),4 en van CD40-ligans.5 functionele eigenschappen van dendritische cellen Antigeenpresentatie. Dendritische cellen behoren tot de cellen die het effectiefst zijn in de presentatie van naïeve T-cellen, waarbij de verschillende eigenschappen die hiervoor nodig zijn voor een groot deel afhankelijk zijn van het stadium van rijping.6-8 Er is tot op heden geen universele, specifieke marker voor dendritische cellen aangetoond. Een nuttige marker voor uitgerijpte dendritische cellen is het oppervlakteantigeen CD83, dat echter ook door geactiveerde B-cellen tot expressie kan worden gebracht. Onrijpe dendritische cellen zijn vooral betrokken bij de opname van antigeen. Dendritische cellen beschikken over de unieke eigenschap dat ze zowel opgenomen antigeen kunnen presenteren aan HLA-klasse-I- als aan HLA-klasse-II-moleculen, hetgeen ook wel ‘cross-priming’ wordt genoemd. Onder invloed van ontstekingsproducten als IL-1, GM-CSF en TNFα ondergaan dendritische cellen vervolgens verdere rijping en fenotypische verandering, en ze migreren naar de T-celgebieden van lymfoïde organen zodat stimulatie van T-cellen mogelijk is (figuur). Andere cytokinen zoals IL-10 kunnen deze rijping blokkeren. De interactie tussen dendritische cellen en T-cellen in lymfoïde organen bepaalt of de dendritische cellen hetzij snel apoptotisch ten onder gaan, hetzij tot een immuunrespons aanzetten.9 Belangrijke eigenschappen voor de T-celstimulatie zijn de expressie van HLA-klasse-I- en -II-moleculen, de aanwezigheid van costimulatiemoleculen als CD80 en CD86, adhesiemoleculen en CD40 (zie de figuur). Geactiveerde CD4+-T-helper(Th)-cellen rijpen in een vroeg stadium uit tot twee Th-subtypen: de Th1-cellen die IL-2 en interferon-γ, en de Th2-cellen die IL-4 en IL10 produceren. De Th1-respons is vooral betrokken bij de activatie van cytotoxische T-cellen en de Th2-respons bij de activatie van eosinofiele granulocyten en de antilichaamproductie door B-cellen. Subtypen van dendritische cellen. Van dendritische cellen zijn een lymfoïde en een myeloïde subtype bekend, en er komen steeds duidelijker aanwijzingen dat deze van verschillende voorlopercellen afkomstig zijn. In hoeverre deze subtypen bepalend zijn voor de richting van de Th-respons (Th1 of Th2) is nog onopgehelderd.10 11 Dendritische cellen die IL-12 produceren, lijken vooral een Th1-respons te induceren, de stimulus die een Th2-respons genereert, is nog onbekend.10 Lymfoïde dendritische cellen zijn mogelijk betrokken bij het ontstaan van tolerantie voor antigenen, terwijl myeloïde Ned Tijdschr Geneeskd 1999 27 november;143(48)

2409

voorloper van dendritische cel

onrijpe dendritische cel

chemokinen IL-12

adhesiemoleculen

CD40

CD40L

rijpe dendritische cel

CD28

T-celreceptor

CD80 CD86

migratie

antigeen

HLA-I/II

rustende T-cellen in lymfoïde weefsels

Onrijpe dendritische cellen, ontstaan uit voorlopercellen, zijn voornamelijk betrokken bij de opname en verwerking van antigeen. Onder invloed van cytokinen vindt verdere uitrijping plaats. In dit stadium zijn dendritische cellen optimaal in staat om antigeen te presenteren en migreren ze naar de T-celgebieden van lymfoïde organen waar stimulatie van T-cellen plaatsvindt. In de T-celgebieden van lymfoïde organen komen dendritische cellen met naïeve T-cellen in contact. Met het aan hun oppervlak gepresenteerde antigeen binden ze aan de T-celreceptor, waardoor de T-cel wordt geactiveerd. Belangrijke eigenschappen van dendritische cellen om T-cellen te kunnen stimuleren zijn de secretie van interleukine 12 (IL-12) en chemokinen, en de expressie van klasse-I- en -II-moleculen van het humaan leukocytenantigeen(HLA)-systeem, costimulatiemoleculen (hier CD80 en CD86), adhesiemoleculen en het oppervlakteantigeen CD40.

dendritische cellen mogelijk een rol spelen bij de inductie van een immuunrespons tegen lichaamsvreemde antigenen.8 Tolerantie voor tumorcellen. Een onlangs ontdekt mechanisme waardoor kankercellen kunnen ontsnappen aan het immuunsysteem is de expressie van Fas-ligans (het oppervlakteantigeen CD95) dat na binding aan de Fas-receptor van T-cellen apoptose van deze T-cellen tot gevolg heeft.12 Expressie van Fas-ligans door dendritische cellen is aangetoond en zou derhalve een ander mechanisme kunnen zijn waardoor tolerantie optreedt.13 Activatie van B-cellen. De Th-cellen die door dendritische cellen zijn geactiveerd, zetten op hun beurt B-cellen aan tot proliferatie en productie van antilichamen, maar dendritische cellen kunnen de B-cellen ook rechtstreeks aanzetten. Chemokinen. Voorts produceren dendritische cellen diverse chemokinen, welke een rol spelen bij processen als angiogenese en activatie/migratie van leukocyten.14 Onlangs is in ons laboratorium een nieuw chemokine, het zogenaamde dendritischecellenchemokine 1 (DCCK1), geïsoleerd, dat specifiek lijkt voor dendritische cellen en vooral naïeve T-cellen aantrekt.15 Lymfoïde organen produceren zelf chemokinen die een rol spelen bij de migratie van dendritische cellen.16 Het ontstaan van immuniteit versus tolerantie is dus het resultaat van een intensieve wisselwerking tussen dendritische cellen en T-cellen. 2410

Ned Tijdschr Geneeskd 1999 27 november;143(48)

dendritische cellen in dierexperimentele tumormodellen In verschillende dierexperimentele modellen is de rol van dendritische cellen bij de immuniteit tegen kanker aangetoond: wanneer tumorcellen werden geïnjecteerd bij proefdieren, bleek een voorafgaande immunisatie met dendritische cellen beladen met het relevante tumorantigeen een bescherming te geven tegen uitgroei van deze tumorcellen.17-22 Deze onderzoeken verschillen van elkaar in de oorsprong van de dendritische cellen (beenmerg of milt), de toedieningsweg ervan (intraveneus of subcutaan), de methode van antigeenbelading van de cellen (via virale transductie waarbij het antigeen als eiwit door de cel zelf tot expressie wordt gebracht, of via externe belading met behulp van peptiden), en de gebruikte antigenen en tumorcellijnen. Onder bepaalde condities bleek het mogelijk om met immunisatie van antigeenbeladen dendritische cellen een regressie te induceren van tumoren van macroscopische omvang,18 21 23-25 hetgeen een belangrijke stap was ter voorbereiding van klinische toepassing van dendritische cellen bij kankerpatiënten. hoe kunnen kankercellen groeien in de aanwezigheid van dendritische cellen? Bij kankerpatiënten is het op zich mogelijk om dendritische cellen in voldoende aantallen te isoleren;26 ook zijn dendritische cellen aangetoond in tumorweefsel.27-29 De

vraag rijst dan hoe het mogelijk is dat kankercellen zich kunnen vermeerderen in de aanwezigheid van dendritische cellen. Naast een verminderd of afwezig immunogeen vermogen van de kankercellen zelf kunnen als oorzaken die met de dendritische cellen samenhangen gelden: een verminderd antigeenpresenterend vermogen, een deficiënte antigeenverwerking, het ontbreken van costimulatiesignalen, een veranderd secretiepatroon van cytokinen, een verminderde expressie van HLA-moleculen en de inductie van tolerantie.14 30-32 In dierexperimentele onderzoeken is een door dendritische cellen geïnduceerde tolerantie beschreven die reversibel is onder invloed van IL-12.33 Ook blijkt cytokineproductie door kankercellen (bijvoorbeeld IL-10) een negatief effect te kunnen hebben op de activatie van cytotoxische T-cellen door dendritische cellen.34 Voorts is aangetoond dat dendritische cellen die Fas-ligans tot expressie brachten apoptose van CD4+-T-cellen kunnen veroorzaken.13 Er zijn weinig gegevens over de in-vivofunctie van dendritische cellen bij kankerpatiënten. Eén onderzoek toonde een verminderd aantal dendritische cellen in het perifere bloed van kankerpatiënten aan ten opzichte van gezonde personen.35 Ook is een verminderd antigeenpresenterend vermogen van dendritische cellen afkomstig uit het perifere bloed van kankerpatiënten beschreven,36 alsmede een door tumorcellen geïnduceerde tolerantie die reversibel is onder invloed van IL-2 en IL-12.29 Wel zijn er thans voldoende aanwijzingen dat met behulp van eerder genoemde in-vitrokweekmethoden functionele dendritische cellen uit het perifere bloed van kankerpatiënten kunnen worden geïsoleerd, waarbij de expressie van HLA-, costimulatie- en adhesiemoleculen, het cytokinesecretiepatroon en het vermogen tot T-celactivatie als maat voor de functionaliteit worden genomen.26 36 in-vitrobelading van dendritische cellen met antigeen Er zijn meerdere methoden om relevante antigenen in vitro op dendritische cellen tot expressie te brengen.37 38 Dendritische cellen kunnen uitwendig beladen worden (‘pulsing’) met immunogene peptiden van een tumorantigeen, met het gehele antigene eiwit of met een lysaat van tumorcellen. Wanneer de voor de tumorsoort relevante immunogene determinanten bekend zijn, kan men kiezen voor een zeer specifieke immuunrespons tegen één of meer peptiden of tegen het gehele eiwit van een tumorspecifiek antigeen zoals MAGE-1 of MAGE-3,39 of tegen immunogene tumordifferentiatieantigenen zoals gp100 of tyrosinase bij het melanoom.40 41 Behalve van de oorspronkelijke peptiden kan ook gebruik worden gemaakt van gemodificeerde peptiden waarbij één enkel aminozuur gewijzigd wordt, hetgeen kan resulteren in een verhoogde immunogeniteit van dit peptide.42 Voordelen van belading met tumorlysaat ten opzichte van antigene peptiden of eiwit zijn dat hiervoor de relevante tumorantigenen niet bekend hoeven te zijn, en in principe de kans op ontsnapping van de tumor aan het immuunsysteem door antigeenverlies kleiner is doordat

een lysaat zeer waarschijnlijk meerdere antigenen bevat.24 Nadelen zijn echter dat niet van elke patiënt voldoende tumormateriaal verkregen kan worden voor het vervaardigen van een lysaat en dat er een theoretische kans is op auto-immuunreacties tegen lichaamseigen antigenen, wanneer de patiënt vervolgens de beladen dendritische cellen krijgt toegediend.43 Deze nadelen zijn te ondervangen door recentelijk ontwikkelde methoden toe te passen, waarbij men tumor-DNA of -RNA in dendritische cellen brengt (transfectie) en waarvoor slechts minimale hoeveelheden tumorcellen benodigd zijn.37 klinische toepassing van dendritische cellen bij kankerpatiënten Het genoemd dierexperimenteel onderzoek heeft een belangrijke grondslag gelegd voor klinische onderzoeken met dendritische cellen bij de mens. Daaruit is echter nog niet gebleken wat de meest effectieve kweekmethode, toedieningsweg of -schema, methode van antigeenbelading of antigeenkeuze is. Om hier meer inzicht in te krijgen wordt in klinische onderzoeken vaak gebruikgemaakt van een niet met de tumor samenhangend antigeen waarmee men de dendritische cellen eveneens belaadt: de effectiviteit van immunisatie met de dendritische cellen kan men dan aflezen aan de immunologische reactie op dat controleantigeen. Een veelgebruikt lichaamsvreemd controleantigeen is het zogenaamde ‘keyhole limpet hemocyanine’ (KLH), dat tevens het voordeel heeft een Th-epitoop te kunnen leveren. De weinige onderzoeken waarin men met gemerkte dendritische cellen de verschillende toedieningsroutes (intraveneus, subcutaan, intradermaal) heeft vergeleken, laten duidelijke verschillen zien in het migratiepatroon van dendritische cellen;44 45 deze verschillen hadden in onze eigen dierexperimentele onderzoeken ook gevolgen voor het uiteindelijke effect van de behandeling op de tumor.45 De resultaten van klinische onderzoeken bij kankerpatiënten kunnen als volgt worden samengevat. Drie melanoompatiënten werden behandeld met mononucleaire cellen uit perifeer bloed die waren gekweekt met GM-CSF en beladen met een synthetisch MAGE-1-peptide; de onderzoekers toonden tumorspecifieke cytotoxische T-cellen aan zowel op de injectieplaats als in metastasen op afstand.46 Klinische remissies werden echter niet waargenomen. Dezelfde onderzoeksgroep beschreef onlangs de resultaten van toediening van perifere mononucleaire cellen beladen met een extract van autologe tumor bij 17 melanoompatiënten: naast een specifieke T-celrespons werd bij 1 patiënt een kortdurende regressie van een kleine subcutane metastase waargenomen.47 Specifieke immunologische reacties als gevolg van behandeling met perifere mononucleaire cellen beladen met een synthetisch ras-peptide zijn ook aangetoond bij patiënten met pancreascarcinoom.48 Anderen zagen bij 7 van in totaal 51 patiënten met een prostaatcarcinoom die behandeld werden met perifere mononucleaire cellen beladen met prostaatspecifieke membraanantigeenpeptiden een daling van de serumconcenNed Tijdschr Geneeskd 1999 27 november;143(48)

2411

tratie aan prostaatspecifiek antigeen (PSA) en bij 1 patiënt een afname van de activiteit van botmetastasen op een nucleaire botscan.49 In een ander onderzoek werden 4 patiënten met een B-cellymfoom behandeld met subcutane injecties van dendritische cellen die beladen waren met het autologe lymfoomspecifieke idiotype; dit leidde tot klinische remissies waaronder een complete remissie van meer dan 21 maanden bij een patiënte met progressie na eerdere chemotherapie.50 Bij alle patiënten ontwikkelden zich humorale reacties en proliferatieve reacties van perifere mononucleaire cellen gericht tegen het idiotype-eiwit alsook tegen het genoemde KLH waarmee de dendritische cellen als controle eveneens werden beladen. In een iets groter onderzoek werden patiënten met een gemetastaseerd melanoom behandeld met dendritische cellen (gekweekt met IL-4 en GMCSF) die beladen waren met een autoloog tumorextract of met melanoomspecifieke synthetische peptiden, alsook ter controle met KLH; deze dendritische cellen werden rechtstreeks in klinisch tumorvrije lymfeklierstations geïnjecteerd.51 Van de 16 patiënten bereikten 5 een objectieve remissie; bij 2 was die compleet. Positieve overgevoeligheidsreacties van het vertraagde type (DTH) tegen KLH werden waargenomen bij alle patiënten en tegen peptidebeladen dendritische cellen bij 11 patiënten. Ter plaatse van de DTH konden peptidespecifieke cytotoxische T-cellen worden geïsoleerd. Inmiddels hebben deze onderzoekers 32 patiënten behandeld, met als resultaat 5 partiële en 2 complete remissies en een mediane remissieduur van 7 maanden. Tenslotte werd bij een patiënt met een niercarcinoom een partiële remissie van longmetastasen beschreven na 4 vaccinaties met dendritische cellen die waren beladen met tumorextract en KLH.52 Deze patiënt toonde zowel een proliferatieve respons van perifere mononucleaire cellen als een humorale respons tegen het KLH en tegen de autologe tumorcellen. De bijwerkingen van deze behandelingen waren gering. Soms traden koortsreacties op of een lokale zwelling ter plaatse van de injectie, maar ernstige toxiciteit werd niet waargenomen. Bij enkele melanoompatiënten deed zich vitiligo voor als uiting van destructie van normale melanocyten, waarschijnlijk omdat de immuunrespons gericht was tegen antigenen die behalve op de tumor ook op normale cellen voorkomen. In het Academisch Ziekenhuis St. Radboud zijn onderzoeken gaande bij melanoompatiënten met een HLA-A2.1+fenotype die worden behandeld met dendritische cellen beladen met gp100- en tyrosinasepeptiden,53 en bij niercarcinoompatiënten die dendritische cellen beladen met autoloog tumorlysaat krijgen toegediend in combinatie met IL-2. toekomst van immunisatie bij kankerpatiënten en de rol van dendritische cellen Elk tumorvaccin dat als doel heeft een respons bij de patiënt te genereren van tumorspecifieke cytotoxische Tcellen zal dit moeten bewerkstelligen door expressie van HLA-gerestricteerde tumorantigenen op dendritische 2412

Ned Tijdschr Geneeskd 1999 27 november;143(48)

cellen. Vaccins bestaande uit genetisch gemodificeerde tumorcellen (die bijvoorbeeld een cytokine of costimulatiemoleculen tot expressie brengen) of uit tumorantigenen in de vorm van peptiden of eiwitten, al of niet in combinatie met adjuvans, beogen steeds een in-situactivatie van het dendritischecellensysteem. De aantrekkelijkheid van immunisatie met antigeen-beladen dendritische cellen zelf is dat dit de directste methode is. Het nadeel van genetisch gemodificeerde tumorvaccins is de complexiteit van de procedure, onder andere als gevolg van de relatieve inefficiëntie van gentransfer en de noodzaak van voldoende tumormateriaal van de patiënt. Hoewel minder complex is ook het bereiden van dendritischecellenvaccins een arbeidsintensieve en dus kostbare methode. De recente waarneming dat toediening van Flt3-ligans een significante toename geeft van dendritische cellen in het perifere bloed zou een alternatief kunnen bieden voor de ex-vivokweek van dendritische cellen uit mononucleaire cellen van het perifere bloed.54 Hoewel het immuniseren met alleen tumorantigenen één van de eenvoudigste toepassingen is van een tumorvaccin, heeft dit als potentiële risico dat tolerantie tegen de tumor wordt geïnduceerd.55 Toch zijn ook met deze aanpak sporadisch klinische remissies beschreven.56 57 De snelle ontwikkelingen van (moleculair)biologische technieken geeft ons thans de beschikking over tientallen typen tumorvaccins. Ten aanzien van deze vaccins zijn echter nog vele vragen onbeantwoord: specifieke vragen betreffende dendritischecelvaccins over de optimale methode van kweken en antigeenbelading, en algemene vragen zoals dosis, frequentie, duur en route van toediening. De beantwoording van deze vragen wordt bemoeilijkt doordat deze vaccins nog experimenteel zijn en derhalve veelal alleen toegepast kunnen worden bij patiënten in een vergevorderd stadium van ziekte, terwijl de effectiviteit van deze vaccins vooral verwacht wordt in de adjuvante situatie of bij patiënten met een beperkte tumormassa. Voorts worden klinische onderzoeken met vaccins in vergelijking met chemotherapie extra bemoeilijkt doordat de maximaal te tolereren dosis vaccin waarschijnlijk niet het meest effectief is (een te hoge dosis zou namelijk tolerantie kunnen induceren). Het onderzoeksdoel van vroege klinische onderzoeken moet dus niet de toxiciteit zijn, maar de biologische activiteit zoals bijvoorbeeld de inductie van tumorspecifieke cytotoxische T-cellen. Hoewel er op dit gebied nieuwe ontwikkelingen zijn (bijvoorbeeld de toepassing van de zogenaamde Elispot-test en de tetrameertechniek waarmee men specifiek tegen een tumor geactiveerde T-cellen kan aantonen), beschikken wij nog niet over betrouwbare technieken om de in-vivo-immuunrespons nauwkeurig te meten. Gezien de veelheid van soorten tumorvaccins vormt deze laatste beperking op dit moment de grootste hindernis in het evalueren van deze behandelingsvorm. Sceptici dienen zich echter te realiseren dat wanneer wij in korte tijd over tientallen nieuwe chemotherapeutica zouden beschikken, het optimale gebruik hiervan ook niet binnen enkele jaren te verwachten zou zijn.

Het feit dat met tumorvaccins, waaronder antigeenbeladen dendritische cellen, enkele duurzame remissies zijn waargenomen bij patiënten voor wie geen standaardtherapie (meer) beschikbaar was, vormt samen met de voor de patiënt geringe belasting van deze behandelingen een flinke stimulans om deze methode verder te ontwikkelen.

11

12

13

14

abstract Immunology in medical practice. XXV. Use of dendritic cells in immunotherapy of cancer – Dendritic cells are among the most efficient antigen-presenting cells of our immune system and they play a crucial role in immunity reactions such as the activation of T and B cells and the induction or maintenance of tolerance. – New culture methods allow us to generate dendritic cells in sufficient numbers for further studies and for the preparation of antigen-loaded dendritic cells for clinical application in cancer patients. – In animal studies immunization with antigen-loaded dendritic cells offered protection from growth of injected tumour cells. – In experimental clinical studies in cancer patients with e.g. metastatic renal carcinoma, melanoma and B cell lymphoma some lasting remissions were observed after administration of antigen-loaded dendritic cells. Side effects were minor. – Unanswered questions on tumour vaccines with antigenloaded dendritic cells concern specific matters, such as optimal culture methods and antigen loading, and general matters, such as dose, frequency, duration and route of administration. Also, no method is currently available by which the in vivo immune response can be measured accurately.

1

2

3

4

5

6 7

8 9

10

literatuur Caux C, Dezutter-Dambuyant C, Schmitt D, Banchereau J. GMCSF and TNF-alpha cooperate in the generation of dendritic Langerhans cells. Nature 1992;360:258-61. Romani N, Gruner S, Brang D, Kampgen E, Lenz A, Trockenbacher B, et al. Proliferating dendritic cell progenitors in human blood. J Exp Med 1994;180:83-93. O’Doherty U, Steinman RM, Peng M, Cameron PU, Gezelter S, Kopeloff J, et al. Dendritic cells freshly isolated from human blood express CD4 and mature into typical immunostimulatory dendritic cells after culture in monocyte-conditioned medium. J Exp Med 1993;178:1067-76. Strobl H, Bello-Fernandez C, Riedl E, Pickl WF, Majdic O, Lyman SD, et al. Flt3 ligand in cooperation with transforming growth factorbeta1 potentiates in vitro development of Langerhans-type dendritic cells and allows single-cell dendritic cell cluster formation under serum-free conditions. Blood 1997;90:1425-34. Cella M, Scheidegger D, Palmer-Lehmann K, Lane P, Lanzavecchia A, Alber G. Ligation of CD40 on dendritic cells triggers production of high levels of interleukin-12 and enhances T cell stimulatory capacity: T-T help via APC activation. J Exp Med 1996;184:747-52. Steinman RM. The dendritic cell system and its role in immunogenicity. Ann Rev Immunol 1991;9:271-96. Labeur MS, Roters B, Pers B, Mehling A, Luger TA, Schwarz T, et al. Generation of tumor immunity by bone marrow-derived dendritic cells correlates with dendritic cell maturation stage. J Immunol 1999;162:168-75. Banchereau J, Steinman RM. Dendritic cells and the control of immunity. Nature 1998;392:245-52. Smedt T de, Pajak B, Klaus GGB, Noelle RJ, Urbain J, Leo O, et al. Antigen-specific T lymphocytes regulate lipopolysaccharideinduced apoptosis of dendritic cells in vivo. J Immunol 1998;161: 4476-9. Rissoan MC, Soumelis V, Kadowaki N, Grouard G, Briere F, Waal Malefyt R de, et al. Reciprocal control of T helper cell and dendritic cell differentiation. Science 1999;283:1183-6.

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

Pulendran B, Smith JL, Caspary G, Brasel K, Pettit D, Maraskovsky E, et al. Distinct dendritic cell subsets differentially regulate the class of immune response in vivo. Proc Natl Acad Sci U S A 1999;96:103641. O’Connell J, Bennett MW, O’Sullivan GC, Collins JK, Shanahan F. The Fas counterattack: cancer as a site of immune privilege. Immunol Today 1999;20:46-52. Suss G, Shortman K. A subclass of dendritic cells kills CD4 T cells via Fas/Fas-ligand-induced apoptosis. J Exp Med 1996;183: 1789-96. Baggiolini M, Dewald B, Moser B. Human chemokines: an update. Annu Rev Immunol 1997;15:675-705. Adema GJ, Hartgers F, Verstraten R, Vries E de, Marland G, Menon S, et al. A dendritic-cell-derived C-C chemokine that preferentially attracts naive T cells. Nature 1997;387:713-7. Saeki H, Moore AM, Brown MJ, Hwang ST. Cutting edge: secondary lymphoid-tissue chemokine (SLC) and CC chemokine receptor 7 (CCR7) participate in the emigration pathway of mature dendritic cells from the skin to regional lymph nodes. J Immunol 1999; 162:2472-5. Flamand V, Sornasse T, Thielemans K, Demanet C, Bakkus M, Bazin H, et al. Murine dendritic cells pulsed in vitro with tumor antigen induce tumor resistance in vivo. Eur J Immunol 1994;24:60510. Song W, Kong HL, Carpenter H, Torii H, Granstein R, Rafii S, et al. Dendritic cells genetically modified with an adenovirus vector encoding the cDNA for a model antigen induce protective and therapeutic antitumor immunity. J Exp Med 1997;186:1247-56. Ossevoort MA, Feltkamp MCW, Veen KJH van, Melief CJ, Kast WM. Dendritic cells as carriers for a cytotoxic T-lymphocyte epitope-based peptide vaccine in protection against a human papillomavirus type 16-induced tumor. J Immunother Emphasis Tumor Immunol 1995;18:86-94. Celluzzi CM, Mayordomo JI, Storkus WJ, Lotze MT, Falo jr LD. Peptide-pulsed dendritic cells induce antigen-specific CTL-mediated protective tumor immunity. J Exp Med 1996;183:283-7. Mayordomo JI, Zorina T, Storkus WJ, Zitvogel L, Celluzzi C, Falo LD, et al. Bone marrow-derived dendritic cells pulsed with synthetic tumour peptides elicit protective and therapeutic antitumour immunity. Nat Med 1995;1:1297-302. Porgador A, Snyder D, Gilboa E. Induction of antitumor immunity using bone marrow-generated dendritic cells. J Immunol 1996;156: 2918-26. Specht JM, Wang G, Do MT, Lam JS, Royal RE, Reeves ME, et al. Dendritic cells retrovirally transduced with a model antigen gene are therapeutically effective against established pulmonary metastases. J Exp Med 1997;186:1213-21. Nair SK, Snyder D, Rouse BT, Gilboa E. Regression of tumors in mice vaccinated with professional antigen-presenting cells pulsed with tumor extracts. Int J Cancer 1997;70:706-15. Celluzzi CM, Falo jr LD. Physical interaction between dendritic cells and tumor cells results in an immunogen that induces protective and therapeutic tumor rejection. J Immunol 1998;160:3081-5. Radmayr C, Bock G, Hobisch A, Klocker H, Bartsch G, Thurnher M. Dendritic antigen-presenting cells from the peripheral blood of renal-cell-carcinoma patients. Int J Cancer 1995;63:627-32. Thurnher M, Radmayr C, Ramoner R, Ebner S, Bock G, Klocker H, et al. Human renal-cell carcinoma tissue contains dendritic cells. Int J Cancer 1996;68:1-7. Gjomarkaj M, Pace E, Melis M, Spatafora M, D’Amico D, Toews GB. Dendritic cells with a potent accessory activity are present in human exudative malignant pleural effusions. Eur Respir J 1997;10: 592-7. Enk AH, Jonuleit H, Saloga J, Knop J. Dendritic cells as mediators of tumor-induced tolerance in metastatic melanoma. Int J Cancer 1997;73:309-16. Grabbe S, Beissert S, Schwarz T, Granstein RD. Dendritic cells as initiators of tumor immune responses: a possible strategy for tumor immunotherapy? Immunol Today 1995;16:117-21. Love-Schimenti CD, Kripke ML. Dendritic epidermal T cells inhibit T cell proliferation and may induce tolerance by cytotoxicity. J Immunol 1994;153:3450-6. Finkelman FD, Lees A, Birnbaum R, Gause WC, Morris SC. Dendritic cells can present antigen in vivo in a tolerogenic or immunogenic fashion. J Immunol 1996;157:1406-14.

Ned Tijdschr Geneeskd 1999 27 november;143(48)

2413

33

34

35

36

37

38

39 40

41

42

43

44

45

Grohmann U, Bianchi R, Ayroldi E, Belladonna ML, Surace D, Fioretti MC, et al. A tumor-associated and self antigen peptide presented by dendritic cells may induce T cell anergy in vivo, but IL-12 can prevent or revert the anergic state. J Immunol 1997;158:3593602. Buelens C, Willems F, Delvaux A, Pierard G, Delville JP, Velu T, et al. Interleukin-10 differentially regulates B7-1 (CD80) and B7-2 (CD86) expression on human peripheral blood dendritic cells. Eur J Immunol 1995;25:2668-72. Savary CA, Grazziutti ML, Melichar B, Przepiorka D, Freedman RS, Corvart RE, et al. Multidimensional flow-cytometric analysis of dendritic cells in peripheral blood of normal donors and cancer patients. Cancer Immunol Immunother 1998;45:234-40. Gabrilovich DI, Corak J, Ciernik IF, Kavanaugh D, Carbone DP. Decreased antigen presentation by dendritic cells in patients with breast cancer. Clin Cancer Res 1997;3:483-90. Gilboa E, Nair SK, Lyerly HK. Immunotherapy of cancer with dendritic-cell-based vaccines. Cancer Immunol Immunother 1998;46:827. Mulders P, Tso CL, Gitlitz B, Kaboo R, Hinkel A, Frand S, et al. Presentation of renal tumor antigens by human dendritic cells activates tumor-infiltrating lymphocytes against autologous tumor: implications for live kidney cancer vaccines. Clin Cancer Res 1999; 5:445-54. Boon T, Bruggen P van der. Human tumor antigens recognized by T lymphocytes. J Exp Med 1996;183:725-9. Bakker ABH, Schreurs MWJ, Boer AJ de, Kawakami Y, Rosenberg SA, Adema GJ, et al. Melanocyte lineage-specific antigen gp100 is recognized by melanoma-derived tumor-infiltrating lymphocytes. J Exp Med 1994;179:1005-9. Brichard V, Pel A van, Wölfel T, Wölfel C, Plaen E de, Lehte B, et al. The tyrosinase gene codes for an antigen recognized by autologous cytolytic T lymphocytes on HLA-A2 melanomas. J Exp Med 1993;178:489-95. Bakker ABH, Burg SH van der, Huijbens RJF, Drijfhout JW, Melief CJ, Adema GJ, et al. Analogues of CTL epitopes with improved MHC class-I binding capacity elicit anti-melanoma CTL recognizing the wild-type epitope. Int J Cancer 1997;70:302-9. Ludewig B, Odermatt B, Landmann S, Hengartner H, Zinkernagel RM. Dendritic cells induce autoimmune diabetes and maintain disease via de novo formation of local lymphoid tissue. J Exp Med 1998;188:1493-501. Morse MA, Coleman RE, Akabani G, Niehaus N, Coleman D, Lyerly HK. Migration of human dendritic cells after injection in patients with metastatic malignancies. Cancer Res 1999;59:56-8. Eggert AAO, Schreurs MWJ, Boerman PC, Oyen WJC, Boer AJ de, Punt CJA, et al. Biodistribution and vaccine efficiency of murine dendritic cells are dependent on the route of administration. Cancer Res 1999;59:3340-5.

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

Mukherji B, Chakraborty NG, Yamasaki S, Okino T, Yamase H, Sporn JR, et al. Induction of antigen-specific cytolytic T cells in situ in human melanoma by immunization with synthetic peptide-pulsed autologous antigen presenting cells. Proc Natl Acad Sci U S A 1995;92:8078-82. Chakraborty NG, Sporn JR, Tortora AF, Kurtzman SH, Yamase H, Ergin MT, et al. Immunization with a tumor-cell-lysate-loaded autologous-antigen-presenting-cell-based vaccine in melanoma. Cancer Immunol Immunother 1998;47:58-64. Gjertsen MK, Bakka A, Breivik J, Saeterdal I, Gedde-Dahl 3rd T, Stokke KT, et al. Ex vivo ras peptide vaccination in patients with advanced pancreatic cancer: results of a phase I/II study. Int J Cancer 1996;65:450-3. Murphy G, Tjoa B, Ragde H, Kenny G, Boynton A. Phase I clinical trial: T-cell therapy for prostate cancer using autologous dendritic cells pulsed with HLA-A0201-specific peptides from prostate-specific membrane antigen. Prostate 1996;29:371-80. Hsu FJ, Benike C, Fagnoni F, Liles TM, Czerwinski D, Taidi B, et al. Vaccination of patients with B-cell lymphoma using autologous antigen-pulsed dendritic cells. Nat Med 1996;2:52-8. Nestle FO, Alijagic S, Gilliet M, Sun Y, Grabbe S, Dummer R, et al. Vaccination of melanoma patients with peptide- or tumor lysatepulsed dendritic cells. Nat Med 1998;4:328-32. Holtl L, Rieser C, Papesh C, Ramoner R, Bartsch G, Thurnher M. CD83+ blood dendritic cells as a vaccine for immunotherapy of metastatic renal-cell cancer [letter]. Lancet 1998;352:1358. Punt CJA, Vries IJM de, Eggert AAO, Schreurs MWJ, Scharenborg NH, Verstraten HGG, et al. Immunization with dendritic cells pulsed with synthetic peptides, murine and clinical studies [abstract]. Proc Am Assoc Cancer Res 1999;40:312. Maraskovsky E, Brasel K, Teepe M, Roux ER, Lyman SD, Shortman K, et al. Dramatic increase in the numbers of functionally mature dendritic cells in Flt3 ligand-treated mice: multiple dendritic cell subpopulations identified. J Exp Med 1996;184:1953-62. Toes REM, Voort EIH van der, Schoenberger SP, Drijfhout JW, Bloois L van, Storm G, et al. Enhancement of tumor outgrowth through CTL tolerization after peptide vaccination is avoided by peptide presentation on dendritic cells. J Immunol 1998;160:4449-56. Marchand M, Baren N van, Weynants P, Brichard V, Dreno B, Tessier MH, et al. Tumor regressions observed in patients with metastatic melanoma treated with an antigenic peptide encoded by gene MAGE-3 and presented by HLA-A1. Int J Cancer 1999;80:21930. Rosenberg SA, Yang JC, Schwartzentruber DJ, Hwu P, Marincola FM, Topalian SL, et al. Immunologic and therapeutic evaluation of a synthetic peptide vaccine for the treatment of patients with metastatic melanoma. Nat Med 1998;4:321-7. Aanvaard op 6 augustus 1999

Capita selecta

Immunologie in de medische praktijk. XXVI. Immunogenetica van chronische inflammatoire darmziekten g.bouma en a.s.peña De chronische inflammatoire darmziekten (CIDZ) zijn chronische ontstekingsziekten van de tractus digestivus en worden klinisch onderverdeeld in twee vormen: coli-

Academisch Ziekenhuis Vrije Universiteit, afd. Gastro-enterologie, Laboratorium voor Gastro-intestinale Immunogenetica, Van der Boechorststraat 7, 1081 BT Amsterdam. Dr.G.Bouma, arts-medisch bioloog (thans: National Institutes of Health, Mucosal Immunity Section, Bethesda, MD, VS); prof.dr.A.S. Peña, gastro-enteroloog. Correspondentieadres: dr.G.Bouma (e-mail [email protected]).

2414

Ned Tijdschr Geneeskd 1999 27 november;143(48)

Samenvatting: zie volgende bladzijde.

tis ulcerosa en de ziekte van Crohn. De etiologie van deze darmziekten is nog altijd niet geheel opgehelderd. Men neemt thans aan dat, op basis van een erfelijke gevoeligheid, een ongecontroleerde immuunreactie ontstaat tegen een nog onbekende factor. Epidemiologische onderzoeken en familieonderzoeken hebben aangetoond dat erfelijke factoren een sleu-