Chapter 11
Inleiding Achtergrond en doel van het onderzoek Kanker is na hart –en vaatziekten de belangrijkste doodsoorzaak in Nederland. Per jaar wordt in Nederland bij ongeveer 70.000 mensen kanker vastgesteld en overlijden er 37.000 mensen aan deze ziekte. Kanker ontstaat doordat lichaamscellen genetische veranderingen ondergaan, waardoor ze ongeremd kunnen gaan groeien. Ondanks de effectiviteit van de huidige behandelmethoden voor kanker is in veel gevallen het overlevingspercentage toch nog relatief laag. Daarom is er onderzoek nodig naar nieuwe (aanvullende) behandelmethoden. Dit proefschrift gaat voornamelijk over onderzoek naar nieuwe immunotherapeutische strategieën voor de behandeling van eierstokkanker en baarmoederhalskanker. Eerst zullen in deze samenvatting kort de klinische aspecten van eierstokkanker en baarmoederhalskanker
besproken
worden.
Vervolgens
wordt
uitgelegd
wat
het
immuunsysteem is en hoe immunotherapie werkt (hoofdstuk 1 en 3). Tenslotte zal een samenvatting gegeven worden van het onderzoek dat beschreven is in dit proefschrift (hoofdstuk 2 en 4-8).
Eierstokkanker Eierstokkanker (ovariumcarcinoom) is de meest voorkomende doodsoorzaak bij vrouwen die kanker aan de geslachtsorganen ontwikkelen. Het is de vijfde doodsoorzaak van alle kankersoorten bij vrouwen. In Nederland wordt eierstokkanker jaarlijks bij ongeveer 1100 patiënten gediagnosticeerd en overlijden er 900 patiënten aan deze ziekte. Doordat eierstokkanker weinig klachten geeft en moeilijk te diagnosticeren is, wordt de ziekte bij de meeste patiënten pas in een gevorderd stadium vastgesteld. De standaardbehandeling voor eierstokkanker is het operatief verwijderen van de tumor gevolgd door chemotherapie. Ondanks deze zware behandeling is de overlevingskans slechts 35%.
Baarmoederhalskanker In Nederland worden er jaarlijks ongeveer 600 nieuwe gevallen van baarmoederhalskanker (cervixcarcinoom) gediagnosticeerd en sterven er 200-250 patiënten aan deze ziekte. Infectie van de baarmoedermond met het Humaan Papillomavirus is sterk geassocieerd met
het
ontstaan
van
baarmoederhalskanker.
De
standaard
behandeling
voor
baarmoederhalskanker bestaat uit chirurgie veelal gecombineerd met radio- en/of chemotherapie.
222
Nederlandse samenvatting voor de leek
Het immuunsysteem Het immuunsysteem beschermt het lichaam tegen ziekteverwekkers, zoals bacteriën, parasieten en virussen, maar ook tegen veranderde eigen cellen, zoals kankercellen. Kankercellen kunnen herkend en vernietigd worden door het immuunsysteem. De immunologische afweerreactie bestaat uit twee takken: het aangeboren en het adaptieve immuniteit. Bij de aangeboren immuniteit zijn onder andere macrofagen en “natural killer” cellen betrokken. De aangeboren immuniteit treedt onmiddellijk in werking als ziekteverwekkers het lichaam binnenkomen. Het adaptieve immuunsysteem bestaat onder andere uit B cellen en T cellen en komt na het aangeboren immuunsysteem in aktie. Het adaptieve immuunsysteem heeft in tegenstelling tot het aangeboren immuunsysteem een geheugenfunctie.
Voor
activatie
van
het
adaptieve
immuunsysteem
moeten
lichaamsvreemde substanties, ook wel antigenen genoemd, opgenomen en vewerkt worden door antigeen-presenterende cellen. Delen van virussen en bacteriën, maar ook delen van kankercellen, kunnen als antigeen functioneren. Nadat antigeen-presenterende cellen antigenen opgenomen hebben, presenteren ze de antigenen aan T cellen. T cellen die geactiveerd zijn door een antigeen afkomstig van een kankercel kunnen dan vervolgens deze kankercellen vernietigen. Belangrijke T cellen zijn de T-helper cellen en cytotoxische T cellen. Na activatie produceren T-helper cellen stoffen, genaamd cytokines, die onder andere activatie van cytotoxische T cellen stimuleren. Cytotoxische T cellen zijn verantwoordelijk voor het vernietigen van kankercellen. Echter, kankercellen kunnen allerlei veranderingen ondergaan, waardoor ze aan deze immunologische afweerreactie kunnen ontsnappen.
Immunotherapie Immunotherapie tegen kanker houdt in dat er na immunisatie met een anti-kanker vaccin een krachtige immuunrespons wordt opgewekt, die in staat is om kankercellen te vernietigen. Het vaccin kan bestaan uit antigenen die voorkomen op kankercellen. Immunotherapeutische strategieën voor het opwekken van anti-kanker responsen kunnen gebruik maken van bijvoorbeeld synthetische peptiden, recombinant eiwit of recombinante virale vectoren die het antigeen tot expressie brengen.
223
Chapter 11
cytokines antigeen antigeen antigeenpresenterende cel kankercel die het antigeen tot expressie brengt vernietiging van de kankercel
Figuur 1. Activatie van het immuunsysteem Antigenen, bijvoorbeeld afkomstig van een kankercel, worden opgenomen door een antigeenpresenterende cel. De antigeen-presenterende cel breekt het antigeen in kleine stukjes en deze stukjes antigeen, ook wel peptiden genoemd, binden vervolgens aan MHC moleculen. Een peptideMHC complex wordt naar het oppervlak van de antigeen-presenterende cel gebracht en daar gepresenteerd aan het immuunsysteem. T-helper cellen die dit specifieke peptide herkennen worden geactiveerd en produceren vervolgens cytokines. Ook cytotoxische T cellen die dit specifieke peptide herkennen worden door de antigeen-presenterende cel geactiveerd. De cytokines die geproduceerd worden door de T-helper cellen zorgen voor extra activatie van andere cellen van het immuun systeem, zoals B cellen en cytotoxische T cellen. De cytotoxische T cellen kunnen vervolgens de kankercel, die het specifieke antigeen bevat, vernietigen.
Dit proefschrift In de studies beschreven in dit proefschrift zijn nieuwe immunotherapeutische strategieën voor de behandeling van eierstokkanker en baarmoederhalskanker onderzocht. Verder is onderzoek
verricht
naar
nieuwe
diagnostische
eierstokkanker.
224
en
prognostische
markers
voor
Nederlandse samenvatting voor de leek
Immunotherapeutische strategieën tegen eierstokkanker Voor immunotherapie is het identificeren van een geschikt doelwit antigeen essentieel. Het p53 eiwit komt tot expressie in normale cellen, maar is sterk verhoogd aanwezig in de tumor van ruim de helft van de patiënten met eierstokkanker. Omdat deze tumorcellen veel meer p53 eiwit bevatten dan normale cellen kan het p53 eiwit als een kanker-geassocieerd antigeen beschouwd worden. MHC klasse I moleculen bevinden zich op het oppervlakte van alle cellen in het lichaam en presenteren stukjes van cel-specifieke eiwitten aan het immuunsysteem. Ook het p53 eiwit wordt door de MHC moleculen op de kankercel aan het immuunsysteem gepresenteerd. Echter, sommige kankercellen hebben, om de immunologische afweer te ontwijken, de hoeveelheid MHC moleculen aan hun celoppervlakte sterk verminderd (downregulatie). Hierdoor worden de kanker-specifieke antigenen niet in voldoende mate aan het immuunsysteem gepresenteerd, waardoor de kankercellen aan de afweerreactie kunnen ontsnappen. In hoofdstuk 4 wordt onderzocht wat de invloed is van p53-overexpressie en MHC klasse I-downregulatie op de overleving van patiënten met eierstokkanker. In dit onderzoek hebben we de p53 en MHC klasse I expressie geanalyseerd in de tumoren van een groot aantal patiënten met eierstokkanker. In de groep patiënten met p53overexpressie in hun tumor, bleken de patiënten met MHC-klasse I downregulatie korter te overleven dan de patiënten waarvan de tumor de normale hoeveelheid MHC moleculen tot expressie bracht. Dit suggereert dat een adequate presentatie van het p53 antigeen aan het immuunsysteem mogelijk een rol speelt bij het onder controle houden van eierstokkanker.
In hoofdstuk 5 staat onderzoek beschreven waarin wordt onderzocht of gezonde vrijwilligers en patiënten met goedaardige en kwaadaardige tumoren van de eierstok T cellen hebben die het p53 eiwit herkennen (p53-specifieke T cellen). P53-specifieke T cel responsen werden gedetecteerd in alle groepen, echter alleen bij patiënten met eierstokkanker werden zogenaamde p53-specifieke ‘geheugen’ T
cel responsen
gedetecteerd. Dit betekent dat bij patiënten met eierstokkanker de p53-specifieke T cellen al langere tijd bestaan, maar onvoldoende sterk zijn om kankercellen te bestrijden. Na immunisatie met een vaccin dat p53 antigenen bevat zouden p53-specifieke T cellen verder geactiveerd en vermeerderd kunnen worden.
In hoofdstuk 6 wordt een klinische studie beschreven waarin patiënten met eierstokkanker geïmmuniseerd werden met een p53 vaccin. Het vaccin bestond uit lange synthetische
225
Chapter 11
peptiden die een deel van het p53 eiwit bevatten (p53-SLP vaccin). De patiënten werden viermaal geïmmuniseerd met het vaccin en na iedere immunisatie werd er bloed afgenomen. Er werd onderzocht of het vaccin veilig is en of er p53-specifieke immuun responsen opwekt worden. Ten tweede werd de klinische effectiviteit van het vaccin onderzocht. Het vaccin werd goed verdragen door de patiënten. Bij de meeste patiënten werden alleen milde bijwerkingen waargenomen op de injectie plaatsen. Het vaccin lijkt dus veilig voor toediening in patiënten met eierstokkanker. In alle 18 patiënten werden sterke anti-p53 T cel responsen opgewekt door de immunisatie met het p53-SLP vaccin. Bij patiënten werd een huidbiopt afgenomen op de plaats van de laatste immunisatie. Bij ongeveer de helft van de patiënten konden p53-specifieke T cellen uit dit huidbiopt geïsoleerd worden. Dit betekent dat p53-specifieke cellen, geactiveerd door immunisatie met het p53 vaccin, in staat zijn om zich te verplaatsen naar plekken waar het p53 eiwit in hoge concentratie aanwezig is (zoals op de plaats van immunisatie of naar alle waarschijnlijkheid ook de tumor). De klinische effectiviteit van het p53-SLP vaccin was echter gering. Bij twee patiënten was de tumor gelijk gebleven, bij de overige patiënten was de tumor verder gegroeid. Om de klinische effectiviteit te verhogen zal immunisatie met het p53-SLP vaccin gecombineerd moeten worden met andere therapeutische middelen.
Immunotherapeutische strategieën tegen baarmoederhalskanker Baarmoederhalskanker wordt veroorzaakt door een langdurige infectie met een virus, het Humaan Papillomavirus (HPV). Hierdoor vormt het HPV een geschikt doelwit voor immunisatiestrategieën bij de behandeling van baarmoederhalskanker. Nadat het HPV virus een cel heeft geïnfecteerd worden verschillende virus eiwitten geproduceerd, waaronder de eiwitten E6 en E7. E6 en E7 van HPV zijn geschikte kanker-specifieke antigenen, omdat alle baarmoederhalskankercellen deze eiwitten bevatten en gezonde cellen niet. We hebben onderzoek verricht naar de effectiviteit van een vaccin waarbij gebruik gemaakt wordt van een recombinante virale vector afgeleid van het Semliki Forest virus (SFV). Het genetisch materiaal van SFV bestaat uit RNA. Nadat dit virus een gastheercel heeft geïnfecteerd, worden op basis van de genetische code van dit RNA de virale eiwitten gemaakt. Uitgaande van een “wild-type” SFV is een recombinant vectorsysteem ontwikkeld waarbij het virus zodanig is veranderd dat het naast de codering voor eigen virale eiwitten ook een code voor de eiwitten E6 en E7 van HPV bevat (SFVeE6,7). Verder is het SFV vectorsysteem, in tegenstelling tot het wild-type SFV, maar eenmalig infectieus. Dit houdt
226
Nederlandse samenvatting voor de leek
in dat de recombinante virusdeeltjes wel cellen kunnen infecteren, maar geen nieuwe virusdeeltjes meer kunnen produceren. Na toediening van SFVeE6,7, kunnen de virusdeeltjes cellen in het lichaam infecteren. In deze geïnfecteerde cellen worden vervolgens, behalve de virale eiwitten, grote hoeveelheden van het E6 en E7 eiwit geproduceerd. De geïnfecteerde cellen gaan binnen enkele dagen na infectie dood en celmateriaal, met daarin E6 en E7, kan worden opgenomen door antigeen-presenterende cellen. Deze antigeen-presenterende cellen kunnen vervolgens stukjes van de E6 en E7 eiwitten presenteren aan het immuunsysteem waarbij E6 en E7-specifieke T cellen opgewekt worden. Deze T cellen kunnen op hun beurt weer kankercellen, die E6 en E7 eiwitten bevatten, vernietigen. Uit eerder onderzoek is gebleken dat immunisatie van muizen met het SFVeE6,7 sterke E6/E7-specifieke T cel responsen opwekt. Om te onderzoeken of deze T cellen in staat zijn om kankercellen te vernietigen, zijn muizen ingespoten met kankercellen die geïnfecteerd zijn met het HPV virus. Immunisatie van deze tumor-dragende muizen met SFVeE6,7 leidde tot een volledige verdwijning van hun tumoren. In hoofdstuk 7 en 8 is verder onderzoek naar het werkingsmechanisme van SFVeE6,7 immunisaties beschreven. We hebben onderzocht wat de invloed is van vector-specifieke immuniteit op de effectiviteit van SFVeE6,7 immunisaties. Na immunisatie met een virale vector kunnen er namelijk naast immuunresponsen tegen het kanker-specifieke antigeen ook immuunresponsen tegen het virus zelf opgewekt worden. Van andere virale vectoren is bekend dat deze vector-specifieke immuniteit het opwekken van tumor-specifieke T cellen sterk kan remmen. Wij hebben aangetoond aan dat SFV niet geremd wordt door vector-specifieke immuniteit, zoals neutraliserende antilichamen of het doden van SFVgeïnfecteerde cellen door SFV-specifieke T cellen. Wel kwam een ander vector-specifiek immuunmechanisme naar voren, te weten T cel competitie. Na immunisatie met SFVeE6,7 bleek er sprake te zijn van competitie tussen SFV-specifieke T cellen en E6/E7-specifieke T cellen, die het opwekken van E6/E7-specifieke T cellen kan beïnvloeden. De SFVspecifieke T cel responsen die opgewekt worden na immunisatie met SFV lijken echter niet erg sterk te zijn, aangezien na een prime-boost immunisatie (waarbij er twee keer achter elkaar wordt geïmmuniseerd met SFV) de effectiviteit van SFVeE6,7 niet gehinderd wordt door T cel competitie. Dat de SFV vector niet substantieel gehinderd lijkt te worden door vector-specifieke immunitieit, toont aan dat het een zeer geschikte vector is voor immunotherapie van kanker.
227
Chapter 11
Diagnostische en prognostische markers voor eierstokkanker Tenslotte werd er onderzoek gedaan naar nieuwe diagnostische en prognostische merkstoffen voor eierstokkanker in serum (hoofdstuk 2). De frequent gebruikte tumormerkstof CA-125 is niet gevoelig en specifiek genoeg voor de diagnose van eierstokkanker. Wij hebben onderzocht of serum cytokines kunnen dienen als diagnostische merkstof, al dan niet in combinatie met CA-125. Het bleek dat de combinatie van interleukine 7 met CA-125, de diagnose van eierstokkanker beter voorspelt dan CA125 alleen.
Conclusie In dit proefschrift zijn nieuwe immunotherapeutische strategieën voor eierstok- en baarmoederhalskanker onderzocht. Uit het onderzoek blijkt dat immunisatie met p53 synthetische lange peptiden sterke p53-specifieke T cel responsen kan opwekken in patiënten met eierstokkanker. Echter, dit p53-SLP vaccin zal gecombineerd moeten worden met andere therapeutische middelen om de klinische effectiviteit te verbeteren. Verder is gebleken dat immunisatie met SFV, dat HPV-specifieke antigenen tot expressie brengt, effectief is in het vernietigen van HPV-afhankelijke tumoren bij muizen. Het opwekken van HPV-specifieke antigenen wordt niet gehinderd door SFV-specifieke immuniteit. Hieruit blijkt de potentie van SFV als immunotherapeutische strategie voor de behandeling van baarmoederhalskanker. De volgende stap is het onderzoeken van de effectiviteit van SFV in patiënten met baarmoederhalskanker.
228
Nederlandse samenvatting voor de leek
229
