Bekrachtigen van de toxiciteit van T of NK cellen om kankercellen uit te roeien en uitgroei te voorkomen

Achtergrond en probleemstelling

T cellen spelen een belangrijke rol bij het opruimen van ontspoorde cellen die anders zouden kunnen uitgroeien tot een tumor. Het is zelfs aangetoond dat bij muizen waarbij de functie van T cellen is platgelegd de kans op tumorontwikkeling ruim 1.000 maal groter is. Echter, het feit dat kanker kan ontstaan betekend dat T cellen toch soms falen in het opruimen van ontspoorde cellen. Er zijn recentelijk meerdere strategieën ontwikkeld waarbij T of NK cellen gemodificeerd worden om kankercellen op te ruimen. Bekende voorbeelden hiervan zijn T of NK cellen met een chimeer antigeen receptor (CAR), of T cellen die een aangepaste αβ of γδ T cel receptor (TCR) tot expressie brengen. Het idee van deze strategieën is dat deze gemodificeerde T cellen, in contrast tot de bestaande T cellen in de kankerpatiënt, kankercellen beter herkennen, beter kunnen opruimen en langdurige bescherming kunnen bieden. Alhoewel de herkenning van deze gemodificeerde cellen aangepast is, doden ze kankercellen nog steeds op dezelfde manier als normale T cellen doen, namelijk via granzyme B. Deze nieuwe methoden om kanker te bestrijden zijn veelbelovend, maar tot nu toe blijkt uitgroei van de kanker na behandeling toch een terugkomend probleem te zijn. Om deze gemodificeerde T cellen nog verder te verbeteren zijn verschillende strategieën toegepast, zoals het verbeteren van de specificiteit van de T cel receptor, het verhogen van de activiteit van de T cellen, modulatie van de interactie met cellen uit de omgeving van de tumor, aanpassing van de migratie van T cellen zodat ze beter penetreren in de tumormassa en verbeteren van de overleving en celdeling van de gemodificeerde T cellen. Echter, het verbeteren van de manier waarop kankercellen door de T cellen worden gedood is nog niet beproefd. Dit is opmerkelijk want het is bekend dat tumorcellen vaak granzyme B remmers, zoals serpin B9, bezitten die de gevoeligheid voor granzyme B verlagen. Vooralsnog lijken gemodificeerde T cellen redelijk tot goed te werken in hematologische kankers, maar de resultaten met solide tumoren zijn minder succesvol. Granzyme B remmers zijn, naast hematologische kankers, ook aangetoond bij onder andere melanomen, leverkanker, borstkanker, darmkanker, longkanker en prostaatkanker en kunnen dus bijdragen aan verminderde effectiviteit van gemodificeerde T cellen bij behandeling.

Onderzoeksopzet

Ons hoofddoel is het verbeteren van de capaciteit van gemodificeerde T of NK cellen om tumorcellen te doden. Onze methode omzeilt de werking van natuurlijke granzyme B remmers en zal effectief zijn bij zowel hematologische kankers als solide tumoren. Hierbij wordt een vector ingebracht die een variant van het pro-apoptotische molecuul NOXA bevat dat vooraf gegaan wordt door granzyme B. Normaal gesproken remt het p53-target gen NOXA alleen de pro-survival BCL-2 eiwitten MCL-1 en BFL-1, maar onze aangepaste versie van NOXA (super NOXA; sNOXA) remt alle pro-survival BCL-2 eiwitten die de kankercellen in leven houden. Granzyme B zorgt ervoor dat sNOXA naar cytotoxische granulen wordt gebracht en wordt geïnjecteerd in tumorcellen als deze herkend worden door de T of NK cel. We verwachten dat gemodificeerde cellen die sNOXA bevatten ook tumorcellen kunnen doden die granzyme B remmers tot expressie brengen waardoor de effectiviteit van de behandeling groter is en de kans op uitgroei van resistente kankervellen kleiner is.

In ons voorwerk laten we zien dat granzyme B remmer serpin B9 inderdaad aanwezig is in meerdere hematologische kankers en solide tumoren. Daarnaast laten we zien dat serpin B9 expressie in tumorcellen de effectiviteit van T en NK cellen significant beïnvloedt. We zien dat als NOXA via poriën in de celmembraan van de tumorcel komt, het bindt aan MCL-1 en de cel doodt. Om aan te tonen dat onze strategie werkzaam is hebben we tevens laten zien dat in T of NK cellen, getransduceerd met de granzyme-B-NOXA constructen, NOXA naar de cytotoxische granulen lokaliseert en dat het doden van kankercellen is verbeterd.

Onderzoeksvraag

Na onze bevindingen met het gewone NOXA molecuul, zullen we vervolgens de geplande proeven uitvoeren met het bovengenoemde meer toxische sNOXA. Hierbij zullen we gebruik maken van CAR T cellen, T cellen met een aangepaste αβ TCR of NK cellen en zullen we de werkzaamheid, naast in vitro experimenten in kweekschalen, ook testen in muizen. Omdat getransplanteerde T of NK cellen in patiënten (of proefdieren) vaak niet lang persisteren, zullen we naast het granzyme-B-NOXA construct, ook pro-survival BCL-2 in de T cellen plaatsen. In tegenstelling tot NOXA zal BCL-2 in het cytoplasma van de T cellen blijven en de overleving van de T cel zelf verbeteren. Ook deze modificatie zullen we testen in vitro en in muismodellen.

Relevantie en implementatie

De preliminaire data laat zien dat onze methode een zeer belangrijke bijdrage zou kunnen leveren bij de behandeling van vele verschillende typen kankers met gemodificeerde T of NK cellen. Hierdoor verwachten we dat de effectiviteit van immunotherapie verbeterd zal worden en de kans op genezing groter. Ons uitgangspunt was de om de werking van granzyme B remmer serpin B9 te omzeilen, maar we hebben al gezien dat ook tumorcellen die geen serpin B9 tot expressie brengen beter gedood worden door het samenspel van (s)NOXA en granzyme B. Met andere woorden, onze technologie is niet beperkt tot serpin B9-positieve kankers. Ondanks dat we een gelimiteerd aantal modellen kunnen testen, ligt het in de lijn der verwachting dat onze aanpak ook werkt voor andere typen gemodificeerde T of NK cellen bij de behandeling van verschillende soorten kankers, dus de doelgroep is groot.