Waarom werkt immunotherapie bij de ene patiënt wel, en bij de andere niet? Dat is de vraag die dr. Mark Gorris, postdoc bij de afdeling Tumorimmunologie van het Radboudumc te Nijmegen, wilde beantwoorden tijdens zijn promotietraject, waarin hij biomarkers onderzocht voor immunotherapie met checkpointremmers.1 Gorris verdedigde zijn proefschrift op 18 november 2022. “Er is nog veel meer te leren over het micromilieu van tumoren.”
Immunotherapie heeft het veld van de oncologie sterk veranderd. Deze middelen activeren het immuunsysteem zodat ze beter tumorcellen kunnen herkennen en opruimen. Dit principe maakt immunotherapie toepasbaar bij veel kankersoorten.
De laatste jaren hebben geneesmiddelen zoals de PD-1- en CTLA-4-remmers de markt betreden. Toch is vaak onbekend waarom de ene patiënt een goede therapeutische respons ontwikkelt, en die bij de ander uitblijft. Mark Gorris deed zijn promotieonderzoek naar deze kwestie. Hij richtte zich met name op het implementeren van fluorescente multiplex-immunohistochemie voor het bestuderen en karakteriseren van immuuncellen binnen tumoren.
Biomarkers
“We vermoeden dat het niet zinvol is om immunotherapie te geven aan een patiënt met een tumor die slecht is geïnfiltreerd met immuuncellen”, zegt Gorris over de hypothese die ten grondslag ligt aan zijn onderzoek. “Andersom is de gedachte dat immunotherapie juist wél zin heeft als er veel cytotoxische T-cellen in en rond de tumor te vinden zijn.” Hij gebruikte daarom in zijn onderzoek het principe van spatial biology. Niet alleen de dichtheden van celtypes zijn van belang, maar ook de plaats van deze cellen in en rond de tumor. Om inzicht te krijgen in deze verdeling, ontwikkelden Gorris en zijn collega’s een panel van biomarkers die te vinden zijn op het oppervlak van verschillende subsets van lymfocyten.
De onderzoekers gebruikten deze biomarkers voor een zesvoudige immunohistochemische kleuring. “Met normale immunohistochemie kun je maar naar één marker tegelijkertijd kijken”, legt Gorris uit. “Dat is te weinig als je uitspraken wilt kunnen doen over infiltratie.” Met hun test kunnen ze meer informatie halen uit een enkele coupe. Na inscannen met een microscoop analyseert een softwareprogramma vervolgens de beelden. Hiervoor ontwikkelden Gorris en zijn collega’s een artificial neural network dat de lymfocyten herkent. “Zo kunnen we de hoeveelheden van elk fenotype kwantificeren, maar ook waar alle immuuncellen zich bevinden in de coupe”, zegt Gorris. “Daarmee kunnen we uitspraken doen over de infiltratie van de tumor.”
Klinische relevantie
Maar om met een multiplex-immunohistochemische assay de meest geschikte therapie per patiënt te bepalen is het nog te vroeg, blijkt uit recente studies bij patiënten. In een studie bij dertig patiënten met melanoom die werden behandeld met ipilimumab naar de T-celinfiltratie van primaire tumor en metastasen, kwantificeerden de onderzoekers de T-cellen in de tumor, en bepaalden ze in de follow-upfase de progressievrije overleving van de patiënten met een hogere infiltratie. Helaas zag Gorris hier geen sterke correlatie, ook niet tussen de immuuncellen in de primaire tumor en de metastasen. Die correlatie was wel zichtbaar in een andere studie bij longkankerpatiënten die werden behandeld met pembrolizumab en/of radiotherapie.2,3
De conclusie van deze twee studies is dat T-cellen niet alles zeggen over de ontvankelijkheid van tumoren voor immunotherapie, denkt Gorris. “De correlatie gaat niet zover dat we mensen voor een therapie kunnen uitsluiten op basis van de mate van T-celinfiltratie. Ze schetsen niet het volledige beeld.” Bovendien bleek uit de studies van Gorris dat de tumor mutational burden (TMB) meer correlatie gaf met de uitkomst van de therapie. “Een hogere TMB betekent een betere respons”, zegt hij. “Maar ook op basis daarvan kunnen we nog steeds geen patiënten selecteren.”
Meer markers?
Gorris wil daarom meer biomarkers toevoegen aan zijn panel, bijvoorbeeld voor dendritische cellen en macrofagen. “Daarnaast richten we ons op markers voor cytotoxische T-cellen. Momenteel worden anti-TIM-3- en anti-LAG-3-geneesmiddelen in klinische trials getest. Als we daar biomarkers voor vinden en leren gebruiken, kunnen we beter bepalen hoe functioneel cytotoxische T-cellen zijn als het gaat om het opruimen van tumorcellen. Er is nog veel meer te leren over het micromilieu van de tumor.”
Multiplex-immunohistochemie leent zich voor het uitbreiden van het panel van biomarkers met die extra markers, maar dat maakt het proces wel ingewikkelder. “Er zijn technieken waarmee al dertig tot 100 markers tegelijkertijd kunnen worden aangekleurd”, zegt Gorris. “Maar dat maakt het uitbalanceren van kleuringen moeilijker. Ook neemt de analyse van de informatie uit de coupes veel meer tijd in beslag, en is het stukken duurder.” Bovendien is het met de nieuwe technieken vaak niet mogelijk om hele coupes te analyseren, zegt Gorris. “Je zou dan op voorhand een plek in de tumor moeten selecteren, en dat is vaak moeilijk vooraf te bepalen.”
Score
Gorris hoopt dat zijn panel van biomarkers voor immunohistochemie in de toekomst een instrument vormt voor artsen om beter te bepalen welke immunotherapie bij de individuele patiënt past. Maar de daadwerkelijke tijd tot implementatie in de kliniek is moeilijk te bepalen. Aanvulling vanuit andere routes zou daarom welkom zijn. In de eerste plaats denkt hij aan therapieën die de infiltratie bevorderen van immuuncellen in de tumor, zoals vaccinatie met dendritische cellen. “We beladen deze cellen met tumorspecifieke peptides, en spuiten die in een lymfeklier van een kankerpatiënt. We hopen dat ze daar nieuwe T-cellen activeren en naar de tumor afreizen.”
Het ideaalbeeld van Gorris is om al deze data te combineren tot een score. “Tumoren worden nu al moleculair geprofileerd op zoek naar actionable targets, zoals een BRAF-mutatie. Als we tegelijkertijd de immuuncellen in de tumor in kaart brengen en kwantificeren, zorgt dat voor meer data.” Volgens hem ligt een scoringssysteem voor biomarkers, gecombineerd met de TMB, genetische data en de status van de patiënt, het meest voor de hand. “Ideaal zou zijn dat uit een totale analyse een cijfer rolt dat een inschatting geeft of een patiënt in aanmerking komt voor een bepaalde therapie, of dat deze daar waarschijnlijk geen baat bij heeft.”
Referenties
1. Gorris MA. Uncovering the Immune Cell Landscape of Melanoma using Multiplex Immunohistochemistry and Computational Analysis. Te raadplegen via https://repository.ubn.ru.nl/bitstream/handle/2066/283469/283469.pdf
2. Van der Woude LL, et al. J Immunother Cancer 2022;10:e005248.
3. Gorris MA, et al. J Immunother Cancer 2022;10:e004329.
Drs. Koen Scheerders, wetenschapsjournalist
Oncologie Up-to-date 2023 vol 14 nummer 1
DEEL DIT ARTIKEL:
