2,5 Miljoen voor een ‘wild’ idee

03-08-2016 Jacques van Dongen

Immuunmonitoring is het meten van de soms zeer subtiele veranderingen in het immuunsysteem als gevolg van een ziekte of een medische behandeling. De techniek kent zowel diagnostische als therapeutische toepassingen. Dit voorjaar werd de immunoloog prof. dr. Jacques J.M. van Dongen in het Leidse UMC aangesteld met de opdracht er een Immuunmonitoring Platform op te zetten. Tezelfdertijd ontving hij een ERC Advanced Grant van 2,5 miljoen euro, waarmee hij met een wild idee aan de slag mag.

Een ERC Advanced Grant wordt toegekend door de Europese Commissie voor innovatief high risk-high gain-onderzoek. Onderzoek waarvan de uitkomsten relatief onzeker zijn, maar dat bij succes een grote impact kan hebben. De subsidie biedt dus de kans om te onderzoeken of gewaagde ideeën bij nader inzien zo gek nog niet zijn.
Immuunmonitoring is het precies volgen van veranderingen in populaties van afweercellen in het bloed. Dat is een bont palet van de meest uiteenlopende cellen. Bij infecties, kanker of andere ziekten verandert de samenstelling. Hetzelfde gebeurt onder invloed van ingestelde behandelingen. Met zeer geavanceerde high throughput next-generationflowcytometrie zijn deze veranderingen met tot nog toe ongekende precisie te volgen.
“Neem het B-celcompartiment, dat is een heel heterogeen samenraapsel van cellen: rijp en groen en alles daartussen. B-cellen veranderen als ze contact hebben gemaakt met een antigeen, ze rijpen dan uit en gaan antistoffen maken. Met de nieuwste EuroFlow-cytometrie kunnen we bij patiënten met een afweerstoornis in 2 à 3 uur een totaalbeeld van de B-celpopulaties krijgen”, vertelt Jacques van Dongen.1 “Daarbij kunnen we 25 verschillende soorten B-cellen onderscheiden. Wij kunnen dus snel een precies beeld krijgen van de effecten van een ziekte of een therapie. We hebben dit zo gestandaardiseerd dat je de resultaten meteen met het normale beeld kunt vergelijken. Hetzelfde kan ook met andere typen afweercellen.”
Met deze techniek kan bij kinderen met acute lymfoblastaire leukemie worden vastgesteld of de behandeling goed aanslaat.2 Deze kinderen ondergaan zware chemokuren. Bij een kwart van de kinderen kon – met PCR – na één of twee kuren geen minimal residual disease worden aangetoond. Op grond daarvan werden zij overgezet op een veel lichtere behandeling. Dat bleek bij ongeveer 95% van deze kinderen probleemloos te kunnen. “We zijn dus in staat om zeer nauwkeurig te bepalen welke kinderen we de toxiciteit van een intensieve vervolgbehandeling kunnen besparen. Dat kunnen we binnenkort met de snellere flowcytometrische techniek”, aldus Van Dongen.

Vuilniswagens
Van Dongens ERC-grant heeft betrekking op de rol die macrofagen mogelijk kunnen hebben bij het opsporen van kanker en het monitoren van de uitkomsten van behandelingen. “Het is een heel nieuw concept. We hebben er ook een eerste aanwijzing voor gevonden, maar ik wil wel voorzichtig zijn, want we zitten nog in een pril stadium van het onderzoek”, waarschuwt hij.
Van Dongen legt uit dat alles begon met een hypothese die hij samen met zijn Spaanse collega prof. dr. Alberto Orfao (Universiteit van Salamanca) opstelde. Uitgangspunt daarbij is dat alle afweercellen stapsgewijs in het beenmerg worden aangemaakt. Zo ook de monocyten. De gangbare opvatting is dat ze vanuit het beenmerg in de bloedbaan terecht komen en zich daar verder ontwikkelen tot de diverse varianten die we kennen. Vervolgens gaan ze de weefsels in en rijpen daar uit tot weefselmacrofagen die tot taak hebben om apoptotische cellen en ander weefselafval op te ruimen. Ze kunnen dus beschouwd worden als de vuilniswagens van het lichaam.
“Nu hebben wij met de EuroFlow-cytometrie zorgvuldig naar de rijpste monocyten in het bloed gekeken”, vertelt Van Dongen. “Daarbij kregen we het idee dat die toch wel heel veel rijper zijn dan de op één na rijpste monocyten. Je zou verwachten dat er dan nog een of meer tussenstadia zijn, maar die kunnen we niet vinden. Onze hypothese is dat de rijpste monocyten in het bloed eigenlijk teruggekeerde weefselmacrofagen zijn. Dus zijn wij op zoek naar de missing link.”
Hij vervolgt: “Wanneer macrofagen in het weefsel cellen in apoptose tegenkomen, nemen ze die op. De restanten daarvan worden in de fagolysosomen afgebroken tot kleine eiwitfragmenten. Op een gegeven moment zullen de macrofagen verzadigd raken. Wij denken dat ze dan vanuit het weefsel via de lymfe als geheel uitgerijpte monocyten/macrofagen terugkeren naar het bloed.” Het idee is nog zo wild dat veel ‘macrofagologen’ er niet in geloven, zegt Van Dongen er meteen bij.
Toch heeft hij aanwijzingen die voor de hypothese pleiten. “Je moet dan in de rijpste bloedmonocyten herkenbare fragmenten van eiwitten kunnen aantonen. Met behulp van antistoffen tegen bepaalde eiwitten die typerend zijn voor gliomen, hebben we inderdaad dergelijke cellen in het bloed van patiënten aangetroffen.”

Toetsing
Om zijn hypothese verder te kunnen staven, wil Van Dongen eerst vaststellen welke eiwitten typerend zijn voor normaal en voor kwaadaardig weefsel; bijvoorbeeld voor normale melanocyten en melanoomcellen. “Die willen we in een kweek aan macrofagen voeren en vervolgens kijken welke eiwitfragmenten in de macrofagen ontstaan. We hopen dan herkenbare fragmenten van typische melanoomeiwitten zoals melanase te kunnen vinden. Omdat de knipplaatsen worden bepaald door de aminozuurvolgorde, hebben we wel een vermoeden welke dat zouden kunnen zijn. Zekerheid krijgen we door de eiwitten te labelen met zware isotopen, zodat ze met een massaspectrometer te analyseren zijn. De volgende stap is dan om antistoffen tegen de eiwitfragmenten te maken, zodat ze in de toekomst snel in de rijpe bloedmonocyten aangetoond kunnen worden.”
Als de hypothese klopt, wordt het mogelijk om bij melanoompatiënten bij wie de tumor werd verwijderd, na een paar weken in de rijpste bloedmonocyten fragmenten van melanase op te sporen. Als die er zijn, dan is er mogelijk een metastase; de primaire tumor is immers verwijderd. Het systeem is daarom bruikbaar voor vroegdiagnostiek, denkt Van Dongen, zoals het monitoren van patiënten voordat metastasen manifest worden.
Behalve met melanomen wil hij de hypothese ook onderzoeken bij patiënten met darmkanker. “Als je kenmerkende darmeiwitfragmenten in rijpe bloedmonocyten vindt, is dat ongebruikelijk want apoptotische darmcellen verdwijnen steeds via de ontlasting; daarvoor zijn geen weefselmacrofagen nodig. Vind je ze toch, dan kan dit betekenen dat de patiënt kanker heeft, want apoptotische darmkankercellen vallen aan weefselmacrofagen ten prooi zodra ze in het weefsel van de darmwand zijn ingegroeid.”
Het prettige van de techniek is dat er geen dure scans of belastende biopten meer nodig zijn; een buisje bloed volstaat. En als alles goed werkt, hebben de arts en de patiënt binnen enkele uren de uitslag.

Al deze technieken en hun toepassingen zijn varianten van immuunmonitoring. Het beoogde immuunmonitoringplatform is daarnaast ook te gebruiken voor ander onderzoek, zoals bij infecties en auto-immuunziekten. Ook kan men er het herstel van kinderen mee volgen die een stamceltransplantatie hebben ondergaan, bij wie het immuunsysteem van de grond af opnieuw moet worden opgebouwd.

Referenties
1. Van Dongen JJ, et al. Leukemia 2012:26;1899-1907.
2. Pieters R, et al. J Clin Oncol 2016 June 6. pii: JCO646364. [Epub ahead of print]

Dr. Huup Dassen, wetenschapsjournalist

Oncologie Up-to-date 2016 vol 7 nummer 4