Waar immuuncheckpointblokkade bij patiënten met gevorderd huidmelanoom geassocieerd is met een aanzienlijke respons, is de tumorrespons bij uveamelanoompatiënten vrijwel afwezig. Om inzicht te krijgen in de verantwoordelijke mechanismen leert onderzoeker dr. Trieu My Van (Antoni van Leeuwenhoek, Amsterdam) een gloednieuwe techniek waarmee de expressie van eiwitten en mRNA’s niet alleen gekwantificeerd kan worden, maar ook in ruimtelijke context geplaatst wordt. Deze technologie, digital spatial profiling genoemd, lijkt dan ook een aanwinst in het onderzoek naar voorspellende immuun- en tumorprofielen bij immunotherapie.
Uit klinisch onderzoek blijkt dat er tussen de verschillende vormen van melanoom grote verschillen bestaan in de mate van tumorrespons op immunotherapie met immuuncheckpointremmers, zoals ipilimumab, nivolumab of pembrolizumab. Waar monotherapie met ipilimumab een standaardbehandeling is bij patiënten met een inoperabel of gevorderd huidmelanoom, laten patiënten met een gemetastaseerd uveamelanoom slechts een zeer beperkte respons zien.1
Zo onderzocht een studie van de Werkgroep Immunotherapie Nederland voor Oncologie de werkzaamheid en toxiciteit van ipilimumab bij 22 eerder behandelde patiënten met gemetastaseerd uveamelanoom. De resultaten lieten zien dat de CTLA-4-remmer geassocieerd was met een algeheel responspercentage van niet meer dan 5% volgens RECIST 1.1 en een mediane progressievrije overleving van drie maanden.2 In twee vergelijkbare studies werden bij dertien en 82 patiënten met gevorderd uveamelanoom die werden behandeld met ipilimumab objectieve responsen van respectievelijk 0 en 5% geconstateerd.3,4 Ook PD-1-remmers, zoals nivolumab en pembrolizumab, die gemiddeld bij huidmelanomen een betere respons geven dan ipilimumab, zijn bij uveamelanoom amper actief.5
“Om te begrijpen waarom huidmelanoom wel en uveamelanoom niet respondeert op immunotherapie, analyseert onze onderzoeksgroep momenteel welke biologische mechanismen daaraan ten grondslag liggen. Op grond van de resultaten uit dat onderzoek hopen we in de toekomst de effectiviteit van immunotherapie bij uveamelanoompatiënten te kunnen verbeteren”, aldus Trieu My Van, postdoc in de onderzoeksgroep van prof. dr. Christian Blank, afdeling Medische oncologie en Tumorimmunologie van het Antoni van Leeuwenhoek.
Preklinisch onderzoek
Zelf onderzoekt Van de expressie van een groot aantal eiwitten en mRNA’s in specifiek geselecteerde gebieden in het tumorweefsel van patiënten met gevorderde uvea- dan wel huidmelanoom. Eerstgenoemde patiënten nemen deel aan een fase 1/2-studie die de uitkomst onderzoekt van radiofrequente ablatie van levermetastasen, gevolgd door immuuncheckpointblokkade met ipilimumab. Het tumorweefsel van de huidmelanoompatiënten is afkomstig van een controlecohort. Op grond van haar onderzoek denkt Van beter te kunnen begrijpen welke rol specifieke eiwitten en mRNA’s spelen bij de interactie tussen immuun- en melanoomcellen, en waarin die interacties bij uvea- en huidmelanomen van elkaar verschillen.
Uiteindelijk hoopt Van unieke expressieprofielen te kunnen definiëren waarmee de respons van uveamelanoompatiënten op immunotherapie voorspeld kan worden. Momenteel leert Van bij het biotechbedrijf Nanostring in Seattle, Verenigde Staten, de ins en outs van een nieuwe techniek die voor haar onderzoek uitstekend van pas kan komen: digital spatial profiling (DSP).
Digital spatial profiling
De expressie van eiwitten in weefsels kan worden bepaald met bijvoorbeeld immunohistochemische kleuringen (IHC) of Westernblots, en mRNA’s met reverse transcriptase-PCR (RT-PCR). Deze technieken zijn zeer waardevol gebleken voor het wetenschappelijk onderzoek, maar kennen ook hun beperkingen. Zo is IHC niet erg geschikt voor de kwantificering van eiwitniveaus en leveren Westernblots en RT-PCR geen informatie over de plaats waar respectievelijk eiwitten en mRNA’s tot expressie komen.
De door Nanostring ontwikkelde DSP-technologie combineert elementen van bovenstaande technieken in één methode, waarmee de expressie van grote aantallen eiwitten en mRNA’s zowel gekwantificeerd kan worden als herleid naar een specifieke locatie in een weefselcoupe. Bovendien kan één weefselcoupe voor meerdere, opeenvolgende analyses gebruikt worden. Van: “De hoeveelheid informatie die DSP met slechts een beperkte hoeveelheid weefsel oplevert is dan ook enorm. Zeker bij de analyse van biopten van kankerpatiënten is dit een groot voordeel. Daarnaast kan ik zelf, na zes maanden met DSP gewerkt te hebben, geen nadeel van de techniek opnoemen. DSP heeft mijn werk als onderzoeker aanzienlijk minder bewerkelijk gemaakt. Uiteraard brengt het aanschaffen van de benodigde materialen en een DSP-analyseapparaat wel de nodige kosten met zich mee.”
De techniek
DSP is gebaseerd op antilichamen of RNA-probes die zijn gekoppeld aan unieke oligonucleotidetags. Samen met enkele fluorescerende markers, die de ligging van bijvoorbeeld tumor- en immuuncellen aangeven, worden deze probes op de weefselcoupe geïncubeerd. Vervolgens selecteert de onderzoeker, op basis van de fluorescerende markers, interessante gebieden van 10-600 micrometer groot en isoleert met behulp van ultraviolet licht slechts de probes die in het geselecteerde gebied aan hun antigeen of complementaire mRNA gebonden zijn. Hierna is het mogelijk om dit proces te herhalen voor andere gebieden in het weefsel. Wel zal het aantal gebonden antilichamen en RNA’s in de tijd afnemen, aangezien zij niet covalent aan het weefsel gebonden zijn. Ten slotte worden de geïsoleerde probes door een apparaat van het zogenoemde nCounterplatform gekwantificeerd en met behulp van een softwareprogramma gecorreleerd aan de geselecteerde gebieden in de coupe. Dit resulteert in een ruimtelijk en kwantitatief profiel op basis van eiwitten en/of mRNA’s die in specifieke gebieden van het tumor- of ander weefsel tot expressie komen.
In principe is DSP geschikt voor de analyse van maximaal 1.000 eiwitten en/of mRNA’s. Wel is de complexiteit van de analyse gerelateerd aan het aantal te analyseren targets. In haar pilotexperiment onderzoekt Van de expressie van 54 eiwitten die door immuun- of tumorcellen tot expressie worden gebracht. Tot op heden verliep dit zonder complicaties en daarom zal zij het panel in de toekomst waarschijnlijk uitbreiden. Daarnaast test zij de mogelijkheid om bij melanomen ook het expressieniveau en de locatie van specifieke mRNA’s te bepalen. Mogelijk resulteert een toekomstige analyse in zoveel informatie dat een biostatisticus moet assisteren bij het analyseren van de resultaten.
Omdat het Antoni van Leeuwenhoek recentelijk door Nanostring als center of excellence werd gehonoreerd en reeds de voor DSP benodigde apparaten bestelde, mag Van als een van de eerste onderzoekers in de wereld DSP toepassen. Voor de meeste andere laboratoria zal de technologie naar verwachting in de loop van volgend jaar beschikbaar komen.
Referenties
1. Komatsubara KM, et al. Curr Oncol Rep 2017;19:45.
2. Kelderman S, et al. Acta Oncol 2013;52:1786-8.
3. Danielli R, et al. Cancer Immunol Immunother 2012;61:41-8.
4. Maio M, et al. Ann Oncol 2013;24:2911-5.
5. Van der Kooij MK, et al. Acta Oncol 2017;56:101-3.
Dr. Robbert van der Voort, medical writer
Immunoncologie.nl 2018 vol 2 nummer 3
DEEL DIT ARTIKEL:
