Nederlandse onderzoekers hebben een unieke methode gevonden om tumorreactieve T-cellen te genereren. Hiervoor kweken zij driedimensionale minitumoren in het laboratorium en brengen deze in cultuur met autologe afweercellen, die daardoor gaan expanderen. Met deze tumorreactieve T-cellen kan in het laboratorium bestudeerd worden hoe immuun- en tumorcellen op elkaar reageren. Onlangs publiceerden drs. Krijn Dijkstra en Chiara Cattaneo, MSc, onderzoekers in de groep van prof. dr. Emile Voest (Antoni van Leeuwenhoek, Amsterdam), hierover in Cell.1 Vervolgonderzoek richt zich op het verbeteren van de antitumorrespons door mechanismen te omzeilen die zorgen voor resistentie.
Nederland loopt voorop bij het creëren van minitumoren waarop oncologische middelen getest kunnen worden. Ook voor immunotherapie is er veel behoefte aan modellen waarmee de interactie tussen tumor- en T-cellen bestudeerd kan worden. Onderzoekers van het Antoni van Leeuwenhoek tonen nu aan dat het mogelijk is om hiervoor driedimensionale gekweekte minitumoren te gebruiken, oftewel tumororganoïden. Door deze stukjes gekweekte tumor samen te voegen met uit het bloed verkregen T-cellen van dezelfde patiënt, kunnen tumorreactieve T-cellen worden verkregen met een goede antitumorreactie.
“Met het kweken van melanoomcellen is al veel ervaring opgedaan. Deze cellen zijn makkelijk af te nemen en groeien goed in het laboratorium”, vertelt Krijn Dijkstra. Maar immunotherapie wordt ook steeds vaker ingezet bij patiënten met tumoren van epitheliale oorsprong, zoals borst, prostaat, long en darm. “Het probleem is dat het kweken van epitheliale tumorcellen een stuk lastiger is dan het kweken van melanoomcellen. Het slagingspercentage is 10% of lager. Dankzij het pionierswerk van prof. dr. Hans Clevers (Hubrecht Instituut, Utrecht) is het nu mogelijk om met epitheliale tumorcellen tumororganoïden te kweken. We denken dat deze stukjes tumorweefsel een goede afspiegeling vormen van de originele tumor. Ze bevatten dezelfde genetische mutaties, waardoor ze geschikt zijn om te testen of immunotherapie bij een patiënt aan zal slaan”, aldus Dijkstra.
Proof of principle
De negentien patiënten van wie het weefsel afkomstig was waren gediagnosticeerd met niet-kleincellig longcarcinoom of coloncarcinoom. De darmtumoren hadden allemaal een defect in een van de mismatch-repairgenen. “We hebben voor deze patiëntengroep gekozen omdat hun tumorcellen een hoge mutatielast hebben en daardoor zeer immunogeen zijn”, vertelt Chiara Cattaneo. Ze produceren veel neoantigenen, die door T-cellen herkend kunnen worden, en vormen daarom een geschikte groep voor proof of principle.
Van deze patiënten werd weefsel gebruikt dat afkomstig was van een resectie of naaldbiopsie. Het lukte in 60% van de gevallen om hiermee een minitumor te kweken in het laboratorium. Uit het bloed van deze patiënten werden daarnaast T-cellen geïsoleerd. De onderzoekers brachten deze cellen vervolgens in cultuur samen met de gekweekte tumororganoïden van dezelfde patiënt. Cattaneo: “We zagen dat een klein deel van de T-cellen in staat was de tumorcellen te herkennen. Zij kregen hierdoor groeiprikkels en vermeerderden zich.”
Niet-invasief
De geëxpandeerde tumorreactieve T-cellen bleken vervolgens in staat de gekweekte autologe tumororganoïden drastisch te doen slinken. “Veel van de tumorcellen gingen in apoptose. Als controle hebben we ook organoïden van gezond weefsel gekweekt en in cultuur gebracht met autologe tumorreactieve T-cellen. Deze gezonde stukjes weefsel bleven gewoon intact, wat aangeeft dat de T-cellen zich specifiek op de tumorcellen richten.”
De Nederlandse onderzoeksgroep is wereldwijd de eerste die tumororganoïden heeft gebruikt om autologe tumorreactieve T-cellen uit het bloed op te kweken. Dijkstra: “Een voordeel van het gebruik van in het bloed circulerende T-cellen is dat deze op een eenvoudige manier zijn af te nemen. Dit onderzoek laat zien dat bloed een goed alternatief kan zijn voor tumorinfiltrerende lymfocyten (TIL’s), die meestal minder makkelijk te verkrijgen zijn.”
Resistentiemechanismen
Voor de nu ontwikkelde methode liggen verschillende toepassingen in het verschiet om immunotherapieën te optimaliseren. “Een probleem van immunotherapie is dat een vrij groot deel van de patiënten er niet op reageert. Sommige vormen van immunotherapie slaan maar bij één op de vijf patiënten aan, er is dus veel ruimte voor verbetering”, aldus Emile Voest, medisch directeur van het Antoni van Leeuwenhoek en hoogleraar Medische Oncologie aan het UMC Utrecht. Het is meestal niet mogelijk om te voorspellen of de tumor van een patiënt er gevoelig voor is.
“Sommige tumoren reageren aanvankelijk wel, maar worden gedurende de behandeling resistent. Dat kan allerlei oorzaken hebben, die we meestal voor individuele patiënten niet kennen. Soms hapert bijvoorbeeld de antigeenpresentatie van de tumorcellen of komen er alternatieve checkpoints tot expressie. De interactie tussen T-cellen en tumorcellen is complex en we kennen nog lang niet alle finesses van de ontsnappingsroutes van tumorcellen. Dit nieuwe model stelt ons in staat om de resistentiemechanismen goed in kaart te brengen en bijvoorbeeld te kijken naar welke mutaties in de tumor verantwoordelijk zijn voor resistentie. Ook kunnen we onderzoeken of we resistente tumorcellen wel gevoelig voor immunotherapie kunnen maken door bijvoorbeeld bepaalde moleculen of antilichamen toe te voegen. Hiermee werken we toe naar gepersonaliseerde immunotherapie”, aldus Voest.
Cellulaire immunotherapie
Bij gebruik van tumororganoïden in combinatie met autologe T-cellen uit het bloed moet voor iedere patiënt eigen weefsel worden opgekweekt. Dit is een beperking, omdat het niet voor iedere patiënt mogelijk is. Maar er kan zeker meerwaarde zijn, denkt Voest. “Immunotherapie is niet goedkoop. Door vooraf vast te stellen welke patiënten ervan kunnen profiteren, bespaar je de kosten van onnodige behandeling.”
Aan de horizon gloort ook direct gebruik van de gekweekte tumorreactieve T-cellen voor cellulaire immunotherapie. Cattaneo: “We denken na over klinische toepassingen van deze T-cellen om de immuunrespons van patiënten te verbeteren. Maar je brengt daarbij levende cellen in mensen, daar moet je heel voorzichtig mee zijn. Voor we daaraan beginnen, willen we eerst goed onderzoeken of dit veilig is. We hebben nu proof of concept laten zien, dat is een mooie mijlpaal, maar nog maar het begin.”
Referentie
1. Dijkstra KK, et al. Cell 2018;174:1586-98.
Drs. Raymon Heemskerk, wetenschapsjournalist
Immunoncologie.nl 2018 vol 2 nummer 3
DEEL DIT ARTIKEL:
