IMMUNO-EVASIE DOOR TUMOREN:

UNIVERSITEIT GENT
FACULTEIT DIERGENEESKUNDE
Academiejaar 2013-2014
IMMUNO-EVASIE DOOR TUMOREN:
mechanismen en oplossingen
Door
Anne-Marie VERSLEGERS
Promotor: Prof. Sanders
Copromotor: Sofie Denies
Literatuurstudie in het kader
van de Masterproef
De auteur en de promotor(en) geven de toelating deze studie als geheel voor consultatie beschikbaar te
stellen voor persoonlijk gebruik. Elk ander gebruik valt onder de beperking van het auteursrecht, in het
bijzonder met betrekking tot de verplichting de bron uitdrukkelijk te vermelden bij het aanhalen van
gegevens uit deze studie. Het auteursrecht betreffende de gegevens vermeld in deze studie berust bij
de promotor(en). Het auteursrecht beperkt zich tot de oorspronkelijke wijze waarop de auteur de
problematiek van het onderwerp heeft benaderd en neergeschreven. De auteur respecteert daarbij het
oorspronkelijke auteursrecht van de individueel geciteerde studies en eventueel bijhorende
documentatie, zoals tabellen en figuren. De auteur en de promotor(en) zijn niet verantwoordelijk voor de
behandelingen en eventuele doseringen die in deze studie geciteerd en beschreven.
VOORWOORD
Vooreerst zou ik graag mijn promotor prof. Niek Sanders willen bedanken om mij de kans te geven om
deze literatuurstudie te schrijven. Verder gaat mijn dank uit naar mijn copromotor, doctoraatstudente
Sofie Denies, die mij begeleidde gedurende het hele proces van het uitwerken van mijn masterproef. Zij
zette mij meteen op weg en was steeds bereikbaar om mij te helpen. Zij stuurde mij in de juiste richting
en corrigeerde waar nodig. Door de artikels die ze mij ter beschikking stelde, kon ik mijn literatuurstudie
tot een goed einde brengen. Als laatste zou ik ook graag mijn vriend bedanken voor de steun en het
nalezen van mijn literatuurstudie.
Bedankt!
Inhoudsopgave
SAMENVATTING .......................................................................................................................................... 2
INLEIDING.................................................................................................................................................... 3
1.
Tumorcontrole door het immuunsysteem ......................................................................................... 4
2.
Van immuun surveillance naar immuno-editing ................................................................................ 7
3.
Immuno-evasie door tumoren ............................................................................................................ 9
3.2. Mechanismen .................................................................................................................................. 9
3.2.1. De tumorcel verandert zichzelf................................................................................................. 9
3.2.2. Rechtstreeks effect op immuuncellen .................................................................................... 10
3.2.3. Effect op tumor micro-omgeving ............................................................................................ 12
4.
Opheffen van immuno-evasie door behandeling ............................................................................. 13
4.1. Stimulatie van het specifiek immuunsysteem ............................................................................... 14
4.1.1. Klassieke vaccinatie................................................................................................................. 14
4.1.2. Veroorzaken van immunogene celdood ................................................................................. 16
4.2. Passieve immunisatie..................................................................................................................... 17
4.2.1. Cellulair ................................................................................................................................... 17
4.2.2. Humoraal ................................................................................................................................ 18
4.3. Stimulatie aangeboren immuunsysteem ....................................................................................... 19
4.4. Aanpakken immuunsuppressie ...................................................................................................... 20
4.5. Aanpakken micro-omgeving tumor ............................................................................................... 22
BESPREKING .............................................................................................................................................. 24
REFERENTIES ............................................................................................................................................. 26
SAMENVATTING
Het immuunsysteem kan het lichaam beschermen tegen het ontstaan van tumoren door deze op te
sporen en te elimineren. Dit proces wordt “immuun surveillance” genoemd, waarbij de aangeboren en
adaptieve
immuniteit
samenwerken.
Antigeen
presenterende
cellen
van
het
aangeboren
immuunsysteem presenteren vreemde antigenen aan T cellen van het adaptieve immuunsysteem
waardoor een immuun respons wordt opgewekt en CD8+ cytotoxische T cellen de neoplastische cellen
kunnen doden (Bergman, 2009). Echter tumoren kunnen aan deze controle ontsnappen, waardoor een
nieuwe theorie werd ontwikkeld, namelijk die van immuno-editing. Deze stelt dat wanneer niet alle
neoplastische cellen kunnen worden verwijderd, er een equilibrium of staat van evenwicht wordt
ingesteld tussen het immuunsysteem en de tumor. Wanneer het immuunsysteem de tumor niet langer
kan controleren, ontsnapt de tumor eraan, hetgeen immuun evasie wordt genoemd (Mittal, 2014).
Tumoren hanteren verschillende mechanismen om aan escape te doen. Ten eerste kan de tumorcel
zichzelf “veranderen”, zodat het immuunsysteem de cel niet meer kan herkennen. Een belangrijk
mechanisme hierin zijn problemen in de Antigen Presenting Machinery (APM), waardoor antigenen niet
langer efficiënt kunnen worden gepresenteerd aan T cellen. Tot deze abnormaliteiten behoort de down
regulatie of compleet verlies van MHC I moleculen. Verder hebben tumoren een rechtstreeks effect op
immuuncellen. Hierin zijn T regulatorische cellen (Treg) en Myeloid Derived Suppressor cellen (MDSC)
van belang, omdat ze T cel responsen onderdrukken. Als laatste, creëert de tumor een immuun
suppressief milieu, zodat de cellen van het immuunsysteem die worden aangetrokken naar de tumor
site, hun anti-tumor effecten niet kunnen voltrekken. De tumor micro-omgeving (TME) bevat abnormale
bloedvaten, die trafficking van lymfocyten bemoeilijken (Whiteside, 2009). Echter voor al deze
problemen worden oplossingen ontwikkeld, waardoor immuunsuppressie kan worden opgelost en
klassieke chemotherapeutica beter kunnen werken. Ook richt immuuntherapie zich specifiek op
neoplastische cellen, waardoor nevenwerkingen kunnen worden beperkt. Met immuuntherapie kan men
zowel het aangeboren als het specifiek immuunsysteem in hun werking stimuleren, alsook de
immuunsuppressie wegnemen. Ook kan men het lichaam passief stimuleren in zijn werking tegen
kanker, zowel humoraal als cellulair. Als laatste, kan men de TME, die tumor promotend is, sturen in de
richting van tumor verwerping (Eggermont 2012).
Immuun surveillance – Immuuntherapie – Treg – Tumor micro-omgeving
2
INLEIDING
Kanker is nog steeds een wereldwijd probleem, zowel bij mens als bij dier. De laatste decennia is er
veel gediscussieerd over het al dan niet bestaan van een verdedigingsmechanisme van het
immuunsysteem tegen tumoren. Ondertussen heeft men, door de accumulatie van bewijs uit onderzoek
bij proefdieren en bij mensen, aanvaard dat dit wel degelijk het geval is. Dit primaire
defensiemechanisme van het immuunsysteem wordt “immuun surveillance” genoemd (Swann en
Smyth, 2007). Hieruit volgt dat immunodeficiënte dieren en mensen sneller tumoren zullen ontwikkelen
dan immunocompetente. Het immuunsysteem is in staat om neoplastische cellen te onderscheiden van
normale cellen. Hierin zijn zowel het aangeboren als het adaptieve immuunsysteem van belang. Het
innate is belangrijk voor het initiëren van een immuun respons, door antigeenpresentatie, terwijl de
cellen van het adaptieve immuunsysteem deze respons zullen uitvoeren. De cellen van het
immuunsysteem kunnen de tumorcellen vervolgens ook aanvallen en doden. Het immuunsysteem kan
abnormale cellen enkel herkennen, omdat ze zich onderscheiden van normale cellen door de expressie
van tumorantigenen (Bergman, 2009).
Toch kunnen tumoren ontsnappen aan de controle van het immuunsysteem en hebben hiervoor
verschillende mechanismen ontwikkeld. Daardoor moest de theorie van immuun surveillance herzien
worden, en ontstond de term immuno-editing. Dit proces bestaat uit drie fasen, waarvan immuun
surveillance in feite de eerste is. In de tweede fase wordt er een evenwicht ingesteld tussen de tumor en
het immuunsysteem. Tijdens de derde ontsnapt de tumor aan de controle van het immuunsysteem. Eén
van de redenen van het “falen” van het immuunsysteem is omdat de tumorantigenen die tumoren tot
expressie brengen zwak immunogeen zijn. Deze antigenen onderscheiden zich in tumorspecifieke
(TSA) en tumorgeassocieerde (TAA). Tumorspecifieke antigenen komen, i.t.t. tumorgeassocieerde,
enkel voor op het oppervlak van neoplastische cellen. Verschillende mechanismen, waaronder
downregulatie van major histocompatibility complex I (MHC I), kunnen er ook voor zorgen dat het
immuunsysteem geen tumorcellen meer kan herkennen. Tumorcellen die het best de aanval van het
immuunsysteem kunnen ontwijken, worden geselecteerd en kunnen zich verder ontwikkelen en
prolifereren. De tumor kan ook rechtstreeks effect uitoefenen op immuuncellen, waardoor zij hun “werk”
niet meer kunnen doen. In deze context zijn regulatorische T cellen (Treg) zeer belangrijk. Verder kan
de tumor een immuun suppressief milieu creëren, waardoor de cellen van het immuunsysteem geen vat
hebben op de tumor (Whiteside, 2009).
Door in te grijpen op de plaatsen waar het immuunsysteem faalt, kan men een alternatieve behandeling
bieden naast de klassieke chemo-en bestralingstherapie. Immuuntherapie richt zich specifiek op
tumorale cellen, en heeft zo geen destructieve gevolgen voor de andere, normale, cellen van het
lichaam van de patiënt. Echter deze therapie heeft ook enkele beperkingen, en de verschillende
strategieën die momenteel worden getest in klinische trials, zullen worden besproken.
3
1. Tumorcontrole door het immuunsysteem
e
De theorie van “immuun surveillance” werd in het begin van de 20 eeuw geïntroduceerd door Ehrlich,
die de hypothese stelde dat een cruciale functie van het immuunsysteem erin bestond tumoren op te
sporen en te elimineren (Töpfer et al., 2011). Onder de term immune surveillance wordt verstaan dat het
immuunsysteem niet enkel in staat is om pathogenen die het lichaam binnendringen te herkennen en
verwijderen, maar eveneens lichaamseigen cellen die zich omvormen tot kankercellen, en werd
beschreven door Burnet en Thomas (Mittal et al., 2014). Over de vraag of het immuunsysteem een
eerste defensie mechanisme voor kanker zou kunnen zijn, is jaren gedebatteerd (Swann, en Smyth,
2007). Recent onderzoek heeft uitgewezen dat interacties tussen het immuunsysteem en tumoren heel
complex zijn. Hoewel het is aangetoond dat het immuunsysteem cellulaire transformatie kan
bevorderen, kan het ook tumorgroei voorkomen of controleren (Mittal et al., 2014). Deze complexiteit
heeft tot gevolg dat het zo lang duurde voor er een consensus werd bereikt over de rol van het
immuunsysteem in de controle van kanker.
Het immuunsysteem speelt op verschillende manieren een rol in de preventie van kanker, gebruik
makende van indirecte en directe effecten. Onder indirecte effecten wordt verstaan dat het
immuunsysteem ons kan beschermen tegen tumoren die virus-geïnduceerd zijn, door virale infecties te
onderdrukken of te elimineren. Het kan ook zorgen voor de tijdige eliminatie van pathogenen en het snel
onderdrukken van ontstekingen, zodat het ontwikkelen van een ontstoken omgeving, die bevorderlijk is
voor het ontstaan van tumoren, wordt tegengegaan (Swann en Smyth, 2007). Echter we beperken ons
hier tot het beschrijven van de directe effecten.
De immunobiologie van kanker is een zeer uitgebreid veld, met zeer veel verschillende celtypes met
regulerende en uitvoerende functies (Dunn et al., 2004). Hier worden enkel de belangrijkste effector
mechanismen van het immuunsysteem tegen kanker besproken, als theoretische achtergrond om de
term immuun surveillance beter te kunnen begrijpen. Het immuunsysteem kan, zoals eerder gezegd,
specifiek tumorcellen identificeren en elimineren. De enige manier waarop dit kan, is omdat tumorcellen
‘anders’ zijn dan normale, gezonde cellen. De identificatie gebeurt dan ook op basis van tumorspecifieke antigenen die tot expressie worden gebracht aan het oppervlak van de tumorcellen, of
moleculen die ontstaan door cellulaire stress (Mittal et al., 2014). Binnen de tumor antigenen
onderscheiden we de tumor-specifieke antigenen (TSA), en de tumorgeassocieerde antigenen (TAA).
TSA komen enkel tot expressie op tumorale cellen, terwijl TAA ook kunnen voorkomen op normale
cellen. Sommige TAA ontstaan uit transformerende virussen, of door mutaties of chromosomale
abnormaliteiten in tumorcellen, waartegen de gastheer niet tolerant is. Anderen zijn dan weer
proliferaties en differentiatie markers die overdreven tot expressie worden gebracht in de loop van de
epigenetische veranderingen (Whiteside, 2010). Binnen de TAA, worden drie subtypes geïdentificeerd:
de kanker-testis antigenen, differentiatie antigenen en overgeëxpresseerde antigenen. Kanker-testis
antigenen worden tot expressie gebracht in histologisch verschillende humane tumoren en in normale
weefsels in spermatocyten van de testis en occasioneel ook in de placenta. Ze zijn het resultaat van de
4
reactivatie van stille genen. Differentiatie antigenen zijn hetzelfde voor tumoren en normale weefsels en
worden meestal gevonden bij melanoma’s en normale melanocyten. TAA van deze groep worden
momenteel gebruikt voor kanker vaccinatie trials, vaak samen met kanker-testis antigenen.
Overgeëxpresseerde TAA worden gevonden in verschillende types van tumoren en ook in normale
weefsels, en hun overexpressie in tumorcellen kan een treshold bereiken voor T cel herkenning,
waardoor immunologische tolerantie gebroken wordt en de anti-kanker respons wordt getriggerd
(Buonaguro, 2011).
Het immuunsysteem is opgedeeld in twee componenten: de aangeboren en de specifieke immuniteit.
De aangeboren immuun respons is snel maar ook weinig specifiek en omvat verschillende
fagocytotische cellen en cytokines, die de cellen betrokken in de aangeboren immuniteit reguleren.
Echter de belangrijkste effector immuuncellen van de aangeboren (innate) respons zijn de dendritische
cellen (DC) en natural killer (NK) cellen (Bergman, 2009). DC zijn cruciaal, omdat ze nodig zijn voor
antigeen-verwerking en presentatie, hetgeen noodzakelijk is voor de opbouw van de specifieke
immuunrespons. Ze zijn nodig voor de initiatie van CD4+ en CD8 + T cel responsen, waarbij antigenen
in associatie met respectievelijk MHC II en MHC I moleculen zullen worden gepresenteerd aan T cellen.
MHC moleculen zullen hierbij binden op de receptoren van T cellen. Immunogene DC promoten de
ontwikkeling van effector T cellen, terwijl tolerante DC de ontwikkeling van suppressieve Treg cellen
promoten. Om te beslissen of de T cel geactiveerd wordt of niet, zijn er costimulatorische signalen
nodig, waarvan B7/CD28 de belangrijkste is. Deze moleculen zijn detectoren op het oppervlak van T
cellen, die indien zij in contact komen met moleculen gepresenteerd op het oppervlak van DC een
activerend signaal kunnen geven aan T cellen. Zonder deze signalen gaat de T cel in klonale anergie
(Kalantari et al., 2012). Verder zijn ook NK cellen belangrijk omdat ze cellen, waaronder kankercellen,
kunnen vernietigen. Ze zijn vooral interessant omdat ze kankercellen die ontsnapt zijn aan CD8+ T
cellen vaak nog kunnen aanvallen. NK cel activatie staat onder dominante controle van inhiberende
receptoren die binden met MHC I moleculen. Aangezien MHC-I moleculen overvloedig tot expressie
worden gebracht op normale cellen als markers van ‘lichaamseigen’, worden deze cellen niet
aangevallen door NK cel activiteit. Verder hebben NK cellen ook activerende receptoren. De
responsiviteit van NK cellen stijgt of daalt, afhankelijk van de balans van de activerende en inhiberende
signalen die wordt ontvangen door NK cellen. Voor tumorcellen gebeurt verminderde inhibitie bij MHC-I
down regulatie (Malhotra en Shanker, 2012). Een andere belangrijke manier van NK-activatie is via de
activerende Fc receptor. Deze bindt aan het Fc-gedeelte van antistoffen en initieert ADCC (AntibodyDependent Cellular Cytotoxicity). Hierdoor wordt er een sequentie van cellulaire acties in gang gezet,
hetgeen resulteert in de release van cytotoxische granules die granzyme bevatten, en de secretie van
INF-γ (Levy, 2011). T cellen die INF-γ secreteren, genereren een acute inflammatie die resulteert in de
expansie van cytotoxische T cellen (CTL), weefsel destructie en de mogelijke controle of zelfs eliminatie
van kanker (Disis, 2011).
5
De verworven immuniteit is in staat om het bestaan van vroegere pathogenen te onthouden (de
‘memory’) en deze te differentiëren in lichaamseigen en niet-lichaamseigen. De adaptieve immuniteit is
opgebouwd uit B – en T- lymfocyten. B-lymfocyten produceren antistoffen, die complement kunnen
activeren, geopsoniseerde cellen fagocyteren en ADCC induceren. Vele onderzoekers denken dat de
humorale respons op tumoren minder belangrijk is dan de T cel gemedieerde immuniteit, maar er is
weinig bewijs om deze stelling te staven (Bergman, 2009). Er is echter wel bewijs dat er weinig B cellen
aanwezig zijn in de omgeving van een humane tumor (Whiteside, 2010). Een adaptieve T cel respons is
opgebouwd uit zowel cytotoxische CD8+ T cellen en CD4+ T cellen. Diermodellen hebben aangetoond
dat in vivo eradicatie van tumoren het meest gemedieerd is door CTL. De meeste cytotoxische T cellen
brengen T cel receptoren (TCR) tot expressie, die een specifiek antigeen kunnen herkennen. Deze
antigenen zijn gebonden aan MHC I moleculen. Als de TCR specifiek is voor dat antigeen, bindt het aan
het complex van de MHC I molecule en het antigeen. Wanneer CD8 + T cellen geactiveerd zijn, zullen
ze de tumorcel vernietigen via een van drie gekende pathways, waaronder twee met direct cel-cel
contact en één waarbij cytokines zoals INF-γ en TNF- α indirect zorgen voor celdood. De best gekende
weg is via contact-gemedieerde lyse waarbij T cellen hun granula met perforines en granzyme B
loslaten. De perforines zetten zich in de celmembraan, deze polymeriseren en vormen samen een porie
waarlangs granzymes naar binnen kunnen en de tumorcel wordt vernietigd (Andersen, 2006). Humorale
immuniteit werd vroeger als minder belangrijk geacht, omdat cellulaire immuniteit vooral belangrijk is
wanneer men een abnormale cel wil doden, en humorale immuniteit vooral wanneer je EC pathogenen
wil “vangen”. Nu wordt echter onderzoek gedaan naar het verbeteren van de het gebruik van antistoffen
in de immuuntherapie, met succes. Mabs (Monoclonal Antibodies) kunnen antitumorale activiteiten
uitvoeren via verschillende mechanismen. Ze kunnen bijvoorbeeld directe celdood veroorzaken, doordat
er een activatie is van een “death program”, die het directe gevolg is van antistof binding. Verder kunnen
mabs ook tumor-promotende groei- en overleving signalen inhiberen, waardoor indirecte celdood
optreedt. Mabs zijn ook in staat om complement te activeren, echter dit zijn maar enkele van de
mechanismen waarop anti-tumor activiteit wordt uitgeoefend (Marcucci, 2013).
Men kan hieruit concluderen dat het vaststaat dat het immuunsysteem tumorcellen kan aanvallen en er
zijn bewijzen bij proefdieren en mensen die aantonen dat dit ook in vivo gebeurt. Uit de theorie van
immuun surveillance, volgt logisch gezien dat de ontwikkeling van tumoren sneller zal ontstaan wanneer
de aangeboren en/of verworven immuniteit is verzwakt of onderdrukt. Deze hypothese werd getest bij
knock-out muizen die deficiënt waren in een of meer componenten van het aangeboren of verworven
immuunsysteem. De muizen werden gemonitord om te kijken of ze makkelijker tumoren ontwikkelden
dan normale muizen (Töpfer et al., 2011). En inderdaad, immunodeficiënte muizen ontwikkelden
vroeger en meer tumoren dan immunocompetente muizen (Swann en Smyth, 2007; Bergman, 2009;
Töpfer et al., 2011). De eliminatie van perforine, interferon of STAT1 genen (en dus interferongemedieerde pathways die ontbreken) bij muizen resulteerde in een verhoogde incidentie van groei van
spontane en chemisch-geïnduceerde tumoren (Swann en Smyth, 2007). Verschillende celtypen zoals
NK cellen, alsook een aantal effector moleculen, waaronder perforine en cytokines zoals Interferon- γ
(IFN-γ), type I IFN en Interleukine-12 (IL-12) zijn betrokken in de processen van eliminatie en immuno-
6
editing. Deze effector cellen en cytokines, gedragen zich anders naargelang het muismodel. Hieruit kan
men concluderen dat het bewijs voor immuno-editing verschilt naargelang het model. Zo zijn er
modellen waarin het immuunsysteem weinig invloed lijkt te hebben op het ontstaan of de progressie van
de tumor, en anderzijds modellen waarin het immuunsysteem een beschermende rol speelt (Bergman,
2009).
Bij mensen zijn deze bevindingen weerspiegeld door het feit dat immuun gecompromitteerde patiënten,
in het bijzonder donor acceptoren bij transplantaties die behandeld worden tegen afstoting, en patiënten
die lijden aan het HIV-virus, gevoeliger zijn aan het ontwikkelen van verschillende typen neoplasieën.
Het fenomeen van spontane regressie van melanoma, hetgeen zeer zeldzaam is, vergezeld van de
klonale expansie van T cellen, is momenteel het sterkste bewijs van de eliminatie (Swann en Smyth,
2007). Een voorbeeld van een tumor die spontaan kan regresseren bij dieren, is de “Transmissible
Venereal Tumor” (TVT) bij honden. Na twee tot vier maanden van progressieve groei, kan de tumor
spontaan in regressie gaan bij volwassen dieren. Echter bij neonaten en dieren die lijden aan
immuunsuppressie, zal de tumor metastaseren (Yang, 1987).
Ondanks het bestaan van immuun surveillance, krijgen tumoren soms toch de kans om zich te
ontwikkelen, waardoor er een nieuwe term, namelijk tumor “immuno-editing” naar voor is gebracht. Het
begrip immuun surveillance bleek maar een deel van het verhaal te zijn en men werd gedwongen het
concept te verfijnen en uit te breiden (Mittal et al., 2014).
2. Van immuun surveillance naar immuno-editing
Figuur 1: De drie fasen van het kanker immuno-editing proces (uit G.P. Dunn, 2004).
7
Het concept van tumor immuno-editing is opgedeeld in drie fasen namelijk eliminatie, evenwicht en
escape (Fig. 1). De eliminatiefase is in feite het proces zoals beschreven werd met de term “immune
surveillance”: het immuunsysteem detecteert en verwijdert tumorcellen, die zich konden ontwikkelen
door het falen van de intrinsieke tumor suppressor mechanismen. Deze fase kan zowel compleet als
incompleet zijn. De eliminatie is compleet als alle tumorcellen konden verwijderd worden en incompleet
wanneer enkel een deel van de tumorcellen kon worden geëlimineerd. In het geval dat de eliminatiefase
incompleet was, wordt er volgens de theorie van immunoëditing een “equilibrium” of evenwicht ingesteld
tussen het immuunsysteem en de zich ontwikkelende tumor (Swann en Smyth, 2007).
De moleculaire mechanismen die de immuun-gemedieerde “tumor dormancy” triggeren zijn nog niet
goed begrepen omdat deze fase moeilijk in muismodellen te zien was. Deze fase is een balans tussen
anti-tumor (IL-12 en IFN-γ) en tumor promotende (IL-10 en IL-23) cytokines. Gedurende deze periode
zullen tumorcellen ofwel “slapend” blijven onder invloed van het immuunsysteem ofwel zich verder
ontwikkelen. Wanneer de tumoren in slapende toestand blijven, zullen alteraties opgestapeld worden
zoals veranderingen in de genexpressie, die de tumor-specifieke antigenen (TSA) kunnen moduleren.
Er ontstaan dan tumor cel varianten die resistent zijn aan immune herkenning (dit zou te wijten zijn aan
verlies van antigenen of defecten in antigeen-presentatie) en die immuunsuppressie induceren. (Mittal
et al., 2014). Een recent onderzoek toonde aan dat MCA-geïnduceerde fibrosarcoma’s bij muizen die
IFN-γ, IFNAR1, TRAIL of T cellen misten alsook lymfoma’s bij muizen die perforine missen, kunnen
worden geëlimineerd wanneer ze worden getransplanteerd in immuun competente recipiënten. Ze
groeien echter progressief wanneer ze worden getransplanteerd naar muizen van hetzelfde genotype
als waarin ze ontstonden. Deze informatie toont aan dat het immuunsysteem het immunogene profiel
van de ontwikkelende tumoren vormt, het proces dat naar vermoeden plaatsvindt tijdens de equilibrium
fase van immuno-editing (Swann en Smyth, 2007; Mittal et al., 2014). Een ander rapport vergeleek de
cellulaire omgeving van tumoren in de equilibrium fase met die in de escape fase en toonde hoge
proporties van CD8+ T cellen en NK cellen, en lage proporties van Treg aan. MDSC waren
geassocieerd met het behouden van kanker in een immuun-gemedieerde equilibrium staat. Deze studie
ondersteunt verder het concept dat de relatieve balans van immuun suppressieve cellen en
immuuncellen die antitumorale effecten kunnen veroorzaken in de tumor micro-omgeving (TME),
geassocieerd is met het houden van tumorcellen in een staat van tumor dormancy. Het blijft echter
onduidelijk wat de balans in het voordeel van immuun escape of eliminatie schuift, volgende op de
equilibrium fase. Het is wel mogelijk dat de evolutie van tumor cel varianten die ofwel TSA of de
capaciteit om ze te presenteren missen een belangrijke factor is die bijdraagt tot de beslissing.
Aanvullend bewijs voor het optreden van de equilibrium fase komt door de bevinding dat tumor
antigeen-specifieke T cellen de groei van experimenteel geïnduceerde pancreas tumoren bij muizen
kunnen tegengaan door een gecoördineerde interactie tussen IFN-γ en TNF. In de afwezigheid van
deze cytokines, promootten dezelfde T cellen de angiogenese en de carcinogenese (Mittal et al., 2014).
8
Uit de equilibrium fase volgt de escape fase, waarin het immuunsysteem niet meer in staat is om de
proliferatie van de tumorcellen tegen te gaan. Dit resulteert in de progressieve groei van de tumor.
Tumor escape kan optreden via vele verschillende mechanismen, die in detail worden besproken in het
volgende hoofdstuk (Swann en Smyth, 2007). De groei van tumoren in immunocompetente gastheren is
het meest primaire bewijs dat tumoren kunnen ontsnappen aan de controle van het immuunsysteem
(Mittal et al., 2014).
3. Immuno-evasie door tumoren
Immune escape is de laatste fase van het proces van immuun-editing, waarin de tumor het
immuunsysteem beïnvloed en zo kan ontsnappen aan de vernietiging erdoor. Vele cellulaire en
moleculaire componenten dirigeren het ontwijken van het immuunsysteem. De tumor ondergaat
constante remodelering om resistent te kunnen zijn aan apoptose. Tegelijkertijd modificeert het alle
componenten van het immuunsysteem van de gastheer om te ontkomen aan de antitumorale effecten.
Verder induceert het de accumulatie van suppressieve cellen zoals Tregs (Bhatia en Kumar, 2013). Het
is bekend dat tumoren verschillende strategieën ontwikkelen om te ontsnappen aan de immuunrespons
van de gastheer. Deze strategieën kunnen verschillen tussen tumoren die dezelfde histologische
samenstelling vertonen. Dit suggereert dat de gastheer-tumor interacties een tumor micro-omgeving
(TME) creëren die uniek is voor iedere tumor. Tumor-geïnduceerde immuun-suppressie is een
selectieve en agressieve inhibitie van de immunogene cellen die verantwoordelijk zijn voor de
antitumorale responsen (Whiteside, 2009).
3.2. Mechanismen
3.2.1. De tumorcel verandert zichzelf
Door de genetische instabiliteit die tumoren karakteriseert zullen moleculen gepresenteerd aan het
oppervlak van de tumorcellen constant veranderen. Als anti-tumor cytotoxische T lymfocyten (CTL)
aanwezig zijn in de tumor micro-omgeving (TME), zal de tumor een verbergingsstrategie uitvoeren
waardoor zijn antigenen profiel verandert. Met de tijd zal het immuunsysteem van de gastheer tumoren
met verlies van epitopen selecteren. Het resultaat is een tumor die “onzichtbaar” is en zeer resistent is
aan de aanval van T cellen (Whiteside, 2010).
Voor alle CD8 + T cel responsen, waaronder deze tegen tumoren, is de presentatie van peptiden aan de
oppervlakte door MHC moleculen van kritiek belang. Een van de best bestudeerde evasie
mechanismen van tumorcellen om aan de herkenning door CTLs te ontkomen, zijn abnormaliteiten in
het APM (Antigen Presentation Machinery) (Töpfer et al., 2011). Deze abnormaliteiten zouden
9
verantwoordelijk kunnen zijn voor de verhoogde weerstand van tumoren tegenover lyse gemedieerd
door CTL. De afwezige of sterk verlaagde aanwezigheid van HLA klasse I/peptiden complexen limiteert
de herkenning van tumorcellen door CTL (Whiteside, 2010). Tot de abnormaliteiten in de APM behoort
de down regulering of compleet verlies van MHC I moleculen. Dit kan veroorzaakt worden door
puntmutaties of grote deleties, alsook door een verstoord transport van MHC I naar het celoppervlak.
Ook gestoorde regulatie van transcriptie kan bijdragen tot een gedaalde MHC I expressie.
Abnormaliteiten in APM genen en proteïnen zijn frequent waargenomen bij humane tumoren en er werd
aangetoond dat er een relevante correlatie bestaat met de graad van de tumor, tumor stadium,
terugkeren van de tumor en overleving van de patiënt. Deze bevindingen ondersteunen het idee dat
APM defecten immuun escape mechanismen zijn van de tumor (Leone et al., 2013).
Tumorcellen kunnen verder ook resistent worden aan de aanval van het immuunsysteem. Eén strategie
die tumoren gebruiken om resistent te zijn tegen apoptose, is door de over expressie van
antiapoptotische moleculen. De antiapoptotische proteïnen interfereren met apoptose inductie op het
niveau van dood receptoren. Tumorcellen kunnen ook weerstaan aan CTL via directe interferentie met
de perforine/granzyme pathway. Verder kunnen ze ook resistent zijn door down-regulatie of inactivatie
van pro-apoptotische moleculen. Sommige tumorcellen vertonen een verlaagde expressie van de dood
receptor CD95 (Igney en Krammer, 2002).
3.2.2. Rechtstreeks effect op immuuncellen
Regulatorische T cellen of Tregs spelen een belangrijke rol in het onderhouden van de balans van
immuun responsen in het lichaam. In gezonde dieren staan ze in voor het tot stand brengen van perifere
tolerantie en het voorkomen van auto-immuniteit. Tregs mediëren de suppressie van effector T cellen
(Whiteside, 2009). Ze vertegenwoordigen een klein deel (1-2 %) van CD4+ T cellen in de periferie en
hun aantal is verhoogd in de weefsels en het perifere bloed van patiënten die getroffen zijn door een
tumor. Ze accumuleren op de plaats van de tumor en zouden in staat zijn om antitumorale responsen te
onderdrukken. Ze reguleren de verschillende stadia van de T cel activiteit waaronder proliferatie,
differentiatie en effector functie alsook antistof productie door de B cellen. De functies van Tregs zijn IL2 afhankelijk. De mechanismen van suppressie die Tregs gebruiken zijn gevarieerd en zijn afhankelijk
van de micro-omgeving. Zo gebruiken ze cel-cel contact onafhankelijke factoren, zoals immuun
inhiberende cytokines (IL-10 en TGF-β) of adenosine. Verder constateerde men de accumulatie van
cAMP in target cellen en target celdood, gemedieerd door perforine en granzyme B of dood receptorligand interacties. Als laatste is er competitie voor IL-2 tussen Tregs en responders, die leidt tot dood
door “starvation” van responder cellen of voor costimulatie tussen Treg en APC, of costimulatorische
signalen die nodig zijn voor proliferatie. Tregs doen ook aan cross-talk met DC en NK cellen waardoor
ze hun activiteit kunnen controleren. Er wordt gesuggereerd dat Tregs belangrijk zijn in het mediëren
van inflammatoire processen die geassocieerd zijn met de groei van de tumor en anti-tumor therapie.
Het is mogelijk dat tumoren Tregs gebruiken om deze responsen te kunnen controleren, zodat
10
antitumorale effectorcellen worden onderdrukt. Bijkomend zouden responsen die factoren produceren
die de groei van de tumor ondersteunen niet worden onderdrukt (Whiteside, 2009).
Myeloid Derived Suppressor cellen (MDSC) bestaan uit heterogene populaties van immature myeloïde
cellen waaronder myeloïd progenitor cellen en immature macrofagen, granulocyten en DC. Ze
accumuleren net zoals Tregs in de tumor micro-omgeving en onderdrukken eveneens T cel responsen.
Accumulatie van MDSC komt voor in de meeste muismodellen van kanker, alsook transplantatie en
spontane tumoren (Waldron et al., 2013). MDSC zijn cellen die verhoogd zijn in aantal in de perifere
circulatie, lymfoïde organen en zo goed als alle tumoren. Ze worden gerekruteerd door tumor-afgeleide
factoren zoals TGF-β (Transforming GrowthFactor β), IL-10, VEGF en IL-6. Deze factoren binden direct
op hun overeenkomstige receptoren op MDSC. Die pro-inflammatoire mediatoren induceren
weefselaccumulaties van MDSC en verhogen hun suppressieve activiteit, en spelen dus in het voordeel
van de tumor groei. GMCSF (Granulocyte Macrophage Colony Stimulating Factor), een cytokine dat
frequent wordt gesecreteerd door tumorcellen, speelt een sleutelrol in de recrutering van MDSC en in
hun expansie. MDSC produceren en secreteren zelf vele pro-inflammatoire mediatoren, waardoor ze
hun aantal in de weefsels onderhouden (Whiteside, 2009).
MDSC opereren via L-arginine afhankelijke en L-arginine onafhankelijke mechanismen. Voor het Larginine afhankelijke mechanisme is de activiteit van twee enzymen nodig: ARG-1 en iNos2. L-arginine
is het substraat voor deze enzymen. Het is aangetoond dat een verhoogde activiteit van deze enzymen
de T cel functie en proliferatie inhiberen, via verschillende mechanismen. Wanneer I-arginase arginine
afbreekt, genereert iNos2 superoxide en NO die snel peroxynitrieten vormen, hetgeen een krachtig
oxidant is. Hoge levels van deze oxidanten resulteert in een nitratie van de TCR en CD8 moleculen op T
cellen. Hierdoor verandert de specifieke peptide binding van de T cellen waardoor ze niet meer
responsief zijn tegen stimulatie door antigenen. De andere mechanismen die MDSC gebruiken, zijn Larginine onafhankelijk. Deze mechanismen omvatten ROS (Reactive Oxygen Species) productie, TGF-β
en andere niet T cel specifieke effecten. Andere MDSC-gemedieerde immuunsuppressie die impact
heeft op de adaptieve immuniteit omvat de polarisatie van T cellen naar een tumor-promotend type II
fenotype. Dit is het gevolg van de productie van IL-10 door MDSC en down regulatie van macrofaag
productie. Echter MDSC onderdrukken ook belangrijke leden van het aangeboren immuunsysteem. Zo
inhiberen ze de activatie, cytotoxiciteit en expansie van NK cellen. De suppressie is gemedieerd via de
inhibitie van de NK cel activatie-receptor, namelijk NKG2D (Waldron et al., 2013). MDSC hanteren ook
niet-immuun suppressieve mechanismen. Deze mechanismen promoten direct de “hallmarks” die nodig
zijn voor de ontwikkeling van de tumor. Voorbeelden hiervan zijn angiogenesis en vasculogenesis.
Verder suggereert een recent rapport een rol voor MDSC in de activering van Treg en de inductie van
hun expansie (Waldron et al., 2013 en Whiteside, 2009).
Tumoren kunnen ook apoptose van geactiveerde T cellen induceren. De tumor-geïnduceerde
“counterattack” op immuuncellen resulteert in apoptose van een proportie van circulerende CD8+
effector T cellen bij patiënten met kanker. De mechanismen die hiervoor verantwoordelijk worden
geacht zijn geïdentificeerd als over-expressie van Fas (CD95), op het oppervlak van geactiveerde T
11
cellen en cros-linken van deze receptor door FasL, die tot expressie wordt gebracht op humane
tumorcellen (Whiteside, 2010). Dit fenomeen wordt nu omschreven als Activatie-Geïnduceerde Celdood
(AICD), of spontane apoptose. Er werd gerapporteerd dat meer dan 90% van de tumor-infiltrerende T
lymfocyten en substantiële proporties van circulerende CD8+ T cellen in patiënten met kanker apoptose
ondergaan. Deze gevoeligheid van CD8+ T cellen aan apoptose en hun eliminatie wordt gecorreleerd
met een lage overlevingskans. Meer recente data suggereren dat tumor-gemedieerde down-regulatie
van de cytokine receptor γ chain, verantwoordelijk zou zijn voor de defectieve signaal geving van T
cellen. De γc is een gemeenschappelijke sub unit van IL-2,-4,-7,-9,-15 en -21 receptoren, die Jak3
binden en het ontbinden tot fosforulaat STAT5. Factoren afkomstig van tumoren zoals PGE2, kunnen de
expressie van Jak3 verminderen en hierdoor een verlaagde expressie veroorzaken van leden van de
Bcl-2 familie, die een beschermend effect hebben op T cel apoptose (Whiteside, 2010).
3.2.3. Effect op tumor micro-omgeving
Buiten de rechtstreekse interactie van tumorcel/immuuncel, zijn er ook minder evidente effecten
waarmee rekening moet worden gehouden bij de escape van tumoren. De tumor micro-omgeving wordt
gecreëerd door de tumor en gedomineerd door interacties die geïnduceerd worden door de tumor.
Verschillende immuun effector cellen worden aangetrokken naar de tumor site, maar hun anti-tumor
functies worden down-gereguleerd. De immuuncellen in de TME slagen er dus niet in om hun functies
uit te oefenen (Whiteside, 2008).
Hoewel acute inflammatie een efficiënte manier is om weefsels te herstellen, is chronische inflammatie
net een vereiste voor het ontstaan van kanker. De hypothese werd gesteld dat T cellen kunnen
extravaseren naar geïnflammeerde tumoren, maar worden geïnhibeerd door immunosuppressieve
mechanismen waaronder geprogrammeerde celdood 1 ligand 1 (PD-L1) en Tregs. De T cel migratie in
niet geïnflammeerde tumoren zou gebrekkig zijn. De TME wordt gekenmerkt door onregelmatige
bloedvloei en regio’s met hypoxie. Tumorale bloedvaten zijn slecht georganiseerd, kronkelig en meer lek
dan normale bloedvaten. Ook de compositie van de vaten is abnormaal en endotheliale cellen (EC)
vertonen een afwijkende morfologie. Deze vasculaire abnormaliteiten kunnen onregelmatige bloedvloei
veroorzaken, waardoor trafficking van leukocyten in de tumor massa bemoeilijkt wordt. Verder
veroorzaken angiogene factoren zoals Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) en Fibroblast
Growth Factors (FGF) voor een down-regulatie van ICAM-1/2, VCAM-1 en CD34 of EC, hetgeen “EC
anergie” wordt genoemd. Dit wil zeggen dat de weinige T cellen die toch kunnen circuleren in de tumor
vaten gehinderd worden in hun adhesie, extravasatie en infiltratie. De tumor creëert dus een ongunstig
milieu voor lymfocyten. Deze stelling wordt bevestigd door de bevinding dat men bij agressieve tumoren
vooral peritumorale immuun infiltraten bemerkte, terwijl tumoren met een goede prognose een grote in
situ accumulatie van T cellen vertoonden in het centrum van de tumor (Bellone en Calcinotto, 2013).
Ook is aangetoond dat het metabolisme van tumorcellen een ongunstig milieu voor lymfocyten creëert.
Metabole veranderingen die effect hebben op Tumor Infiltrerende Lymfocyten (TIL), zijn hypoxie,
12
upregulatie van de glycolyse en oxidatieve stress. Hypoxie veroorzaakt de inhibitie van TCR-getriggerde
signaling, proliferatie en cytokine productie door T cellen, alsook de inhibitie van T cel gemedieerde
cytotoxiciteit en Treg recrutering (Bellone en Calcinotto, 2013). Door de glycolyse en daaropvolgende
daling van de pH, kunnen de tumoren hun voordeel halen uit de pH controle systeem om controle te
krijgen over het immuunsysteem en zowel cytotoxische als APC te onderdrukken. Dit wordt bereikt door
de directe competitie van tumorcellen met actief prolifererende glycolytische immuuncellen voor glucose
(Kareva en Hahnfeldt, 2013).
Remodeling van de extracellulaire matrix (ECM) is essentieel voor de ontwikkeling, wondheling en
normale homeostase van een orgaan. Echter wanneer ECM remodelering excessief en ongecontroleerd
wordt, kan dit voor levensbedreigende situaties zorgen. De tumorale ECM onderscheidt zich in zijn
samenstelling van die van normale weefsels. Verschillende studies hebben aangewezen dat het stroma
van een tumor stijver in dan van normaal stroma. De verhoogde afzetting van ECM veroorzaakt een
dens fibreus weefsel rond de tumor. Dit wordt bijna altijd geassocieerd met kwaadaardige tumoren en
wordt zelfden gezien bij goedaardige. Veranderingen in de homeostase van ECM, spelen een belangrijk
rol in de tumor progressie en metastase. Het is immers zeer goed mogelijk dat deze overdreven
afzetting van ECM immuuncellen verhindert te migreren (Cox en Erler, 2011). De overdreven afzetting
van ECM kan er ook voor zorgen dat geneesmiddelen niet in de tumor raken. Dit werd opgemerkt toen
men intraveneus 90 nm liposomen toediende en de partikels uit sommige tumorale bloedvaten lekten,
maar niet ver van de wand van het bloedvat bewogen. De verklaring hiervoor is dat de diffusie van
macromoleculen laag is in tumoren die stijf zijn en rijk aan collageen. Fibrillair collageen zou de
beweging van de partikels aan banden leggen (Jain, 2013).
Kanker-geassocieerde fibroblasten (CAFs) zijn cruciale componenten in de TME. Ze kunnen de groei
van kankercellen, het invasieve karakter en angiogenesis promoten via de secretie van groeifactoren,
cytokines en proteases. Ze staan ook in voor de remodeling van ECM. Recent is er ook een link
gevonden tussen CAFs en aangeboren en adaptieve immuun cel recrutering en regulatie. Al deze
eigenschappen resulteren in het ontstaan van een actief stroma die de tumor progressie drijft (Harper
en Sainson, 2014).
4. Opheffen van immuno-evasie door behandeling
Door het beter begrijpen van de cellulaire en moleculaire tumor immunologie, is het mogelijk om nieuwe
en vernieuwende wegen in te slaan om de immuun respons tegen kanker te manipuleren.
Er worden verschillende nieuwe immuuntherapieën ontwikkeld, waaronder vaccins en andere agentia
die het immuunsysteem primen en boosten, T cel modulerende agentia en agentia die ingrijpen op de
tumor micro-omgeving. Immuuntherapie heeft het potentieel om een duurzame en adaptieve kanker
controle te bieden in de verschillende stadia van de ziekte, inclusief de vroege (Eggermont, 2012).
13
Kanker immuuntherapie heeft enkele voordelen boven de conventionele chemotherapie. Het is in staat
om zich specifiek te richten op tumorcellen, zonder destructieve effecten uit te oefenen op de normale
cellulaire functies, waardoor de bijwerkingen kunnen worden gereduceerd (Kim et al., 2013).
Immuuntherapie valt, in tegenstelling tot chemotherapie en bestraling, niet specifiek delende
tumorcellen aan. Hierdoor kunnen kanker cellen die traag delen of zich kalm gedragen, meer efficiënt
worden aangevallen (Dimberu en Leonhardt, 2011). Echter om de voordelen te maximaliseren, is het
waarschijnlijk
dat
combinaties
met
conventionele
kanker
behandelingen
of
verschillende
immuuntherapieën nodig zal zijn. Aan immuuntherapie zijn ook enkele nadelen verbonden. Vooreerst is
het een behandeling die moeilijk is om aan te wenden. Door de zwakke antigenen op tumoren en de
immuunsuppressie die tumoren veroorzaken, is een tumorcel niet snel te “raken”. Er heeft zich
eveneens – tijdens het proces van immuno-editing, dat eerder werd uitgelegd – al een selectie
voorgedaan naar resistente tumoren. Verder bestaat er risico op auto-immuniteit. Bepaalde
immuuntherapieën
kunnen
erge
toxiciteit
veroorzaken,
en
i.t.t.
tot
een
behandeling
met
chemotherapeutica, is een immuunrespons niet meer terug te draaien.
4.1. Stimulatie van het specifiek immuunsysteem
4.1.1. Klassieke vaccinatie
Kanker vaccins kunnen gebruikt worden om het immuunsysteem te primen of te boosten, door het
genereren of vermeerderen van antigeen-specifieke immuun responsen tegen proteïnen die tot
expressie worden gebracht door tumorcellen. Vaccins activeren componenten van het immuunsysteem
waaronder dendritische cellen, antilichamen en T cellen. De resulterende anti-tumor T cel respons heft
bestaande mechanismen van immuun tolerantie op, wat potentieel resulteert in tumor eradicatie
(Eggermont, 2012).
Therapeutische vaccins zijn een mogelijke optie voor actieve immuuntherapie van kankers door gebruik
te maken van het immuunsysteem van de patiënt. Ze kunnen gebruikt worden voor het inhiberen van
verdere groei van gevorderde kankers en/of recidiverende tumoren die refractair zijn aan conventionele
therapieën zoals chirurgie, bestraling en chemotherapie (Guo et al., 2014). Gedurende de drie voorbije
decennia is er, door het erkennen dat het immuunsysteem niet alleen de oncogenese en de tumor
progressie beïnvloed, maar ook bepaalt hoe neoplastische laesies reageren op therapie, een vernieuwd
enthousiasme verzameld rond de mogelijkheid van het gebruiken van vaccins als anti-kanker agentia.
Het enthousiasme was snel getemperd toen het duidelijk werd dat anti-kanker vaccins zouden moeten
worden aangewend als therapeutische middelen eerder dan als profylactische middelen. Niettemin is er
bewijs dat een variëteit aan anti-kanker vaccins in staat zijn om de slechte immunogene en sterk
immunosuppressieve natuur van de meeste tumoren te omzeilen en om therapeutisch relevante
immuun responsen op te wekken. Er zijn veelbelovende resultaten bevonden door het combineren van
anti-kanker vaccins met een gevarieerd paneel aan adjuvantia waaronder meerdere immuun
14
stimulerende cytokines, Toll-like receptor agonisten en inhibitoren van immuun checkpoints (Aranda et
al., 2013). De veelbelovende resultaten van klinische trials leidden recent tot het goedkeuren van het
eerste therapeutische kanker vaccin door de Food and Drug Administration (FDA).
Verschillende vaccinatie strategieën worden (pre-)klinisch geëvalueerd. Er moet echter tevens rekening
worden gehouden met tumor-geïnduceerde immuunsuppressie hetgeen de kracht van therapeutische
vaccins belemmert (Guo et al., 2014).
Er bestaan verschillende soorten vaccins: DNA-vaccins, tumorcel vaccins, peptide vaccins en
dendritische cel vaccins. DNA (deoxyribonucleic acid) vaccinatie is een relatief nieuwe technologie die
genetisch gemanipuleerd DNA gebruikt om een immunologische respons te produceren. Een strategie
om dit doel te bereiken is het gebruik van DNA plasmiden die antigenen gecodeerd hebben op zich.
Wanneer cellen getransfecteerd zijn met een DNA vaccin, zullen ze de gecodeerde proteïnen
overschrijven en tot expressie brengen in associatie met MHC. APCs spelen een grote rol in het
induceren van de immuniteit (Khan, 2013). DNA vaccins lijken bepaalde voordelen te hebben boven
conventionele vaccins, bijvoorbeeld de lage kostprijs, de stabiliteit bij kamertemperatuur, de
mogelijkheid om verschillende genen te combineren en de opbouw van een cellulaire alsook een
humorale immuun respons (Redding et al., 2009). Verder zijn ze veilig, stabiel en kunnen ze makkelijk
worden geproduceerd (Khan, 2013). Een nadeel dan weer is dat DNA meestal maar één tumorantigeen
tot expressie brengt waardoor de immuunrespons heel specifiek is en de kans op escape-mutanten
bestaat. DNA vaccinatie is een effectieve strategie geworden voor de ontwikkeling van vaccins tegen
kanker, waaronder cervix carcinoma. Persisterende infectie met het humane papillomavirus (HPV) is de
grootste etiologische factor bij cervicale kanker. Virale oncoproteïnen E6 en E7 zijn geschikte targets
voor therapeutische vaccinatie (Khan, 2013).
Een andere groep vaccins zijn de tumor-cel vaccins. Men kan gebruik maken van autologe tumorcellen
alsook van allogene tumorcellen. Bij de eerste worden de tumorcellen geïsoleerd uit de patiënt zelf, bij
de tweede zijn ze afgeleid van tumorcellijnen. Het gebruik van autologe tumorcellen heeft als voordeel
dat de therapie volledig op maat is van de patiënt. De allogene tumorcellen hebben dan weer het
voordeel dat ze minder arbeidsintensief zijn in hun productie en dat de therapie beter economisch
haalbaar is (de Gruijl et al., 2008). Allogenische hele tumor cel vaccins zouden ook kunnen worden
gebruikt om limitaties van autologe tumor-cel vaccins te overwinnen. Dit is onder andere
gestandaardiseerde productie en productie op grote schaal, betrouwbare analyse en klinische resultaten
en gemakkelijke manipulatie voor expressie van immuun stimulerende moleculen. (Guo, 2014)
Tumorcellen zijn een goede bron van TAAs en kunnen simultaan CTLs en CD4+ helper cellen activatie
induceren (Chiang et al., 2010). Canvaxin™ is een voorbeeld van een allogenisch heel cel vaccin, dat
bestaat uit drie melanoma lijnen gecombineerd met BCG als adjuvans.
Een derde soort vaccin zijn de dendritische cel vaccins. De eerste stap bestaat erin om DC te voorzien
met TSA. Dit kan men bereiken door ofwel ex vivo DC te kweken die afgetapt zijn van patiënten met een
adjuvans en TSA en deze cellen dan terug te injecteren in de patiënt, of door DC te induceren die TSA
15
opnemen in vivo (Palucka en Banchereau, 2013). Humane DC’s kunnen gegenereerd worden in cultuur
van CD34+ hematopoïetische progenitors of van perifeer bloed-gederiveerde monocyten. Preparatie
van DC vaccins kan bereikt worden door TSA te laden op autologe DCs van patiënten, terwijl de DCs
simultaan worden behandeld met adjuvantia. Deze ex vivo gematureerde DCs worden terug aan de
patiënt toegediend om anti-tumor immuniteit te induceren. Sipuleucel-T (Provenge™) werd
goedgekeurd door de FDA in 2010 voor de behandeling van asymptomatische metastatische castratieresistente prostaat kanker (mCRPC) (Guo, 2014).
Peptide vaccins zijn vaccins op basis van peptiden die afkomstig zijn van TSA. In de praktijk wordt vaak
gebruik gemaakt van tumorgeassocieerde antigenen, omdat tumorspecifieke antigenen van een
bepaalde tumor niet altijd gekend zijn. Recombinante vaccins, die gebaseerd zijn op peptiden van TAA,
en meestal aangewend worden samen met een adjuvans of een immuun modulator, hebben duidelijk
voordelen. Peptide vaccins zijn meer kosteneffectief dan autologe of geïndividualiseerde vaccins.
Echter, ze hebben ook een potentieel nadeel omdat ze zich enkel richten op één epitoop of enkele
epitopen van het TAA. De meeste peptide vaccins in klinische trials richten zich op kanker-testis
antigenen, differentiatie-geassocieerde antigenen of bepaalde oncofetale antigenen (CEA, MUC-1).
Deze vaccins waren in staat om antigeen-specifieke T cel responsen te induceren, echter de klinische
resultaten waren teleurstellend (Guo et al., 2014).
4.1.2. Veroorzaken van immunogene celdood
Als cellen in vivo sterven, zal het aangeboren immuunsysteem het adaptieve immuunsysteem
alarmeren, alsook een inflammatoire respons induceren. In dit proces worden mediatoren gegenereerd
die ervoor zorgen dat de bloedvloei wordt bevorderd en leukocyten worden aangetrokken naar de plaats
van het trauma (Kono en Rock, 2008). Het succes van kanker therapie hangt af van de synergistische
interactie tussen immuuncellen en deze stervende/dode cellen. De capaciteit van een kanker
behandeling om immunogene celdood (ICD) te ontlokken is klinisch relevant omdat het geassocieerd is
met een anti-kanker immuun respons die het effect van de therapie versterkt (Panzarini et al., 2012).
Bepaalde cytotoxische producten kunnen inderdaad ICD veroorzaken, hetgeen een bijzondere vorm
van apoptose is (Vacchelli et al., 2013). Stervende kanker cellen ondergaan subtiele veranderingen in
hun oppervlakte proteoom, en secreteren moleculen bekend als Damage-Associated Molecular Patterns
(DAMP), waardoor ze herkend worden door immuun effectoren. Eens ze vrijgesteld zijn, worden DAMPs
opgemerkt door immuuncellen, in het bijzonder DCs, die zich gedragen als APCs, die om de beurt de
aangeboren en adaptieve immuniteit stimuleren, door antigenen te presenteren aan T cellen.
Recent worden meer en meer inspanningen gedaan om bepaalde DAMPs te associëren met specifieke
celdood pathways of met bepaalde stress agentia die ICD kunnen veroorzaken in kanker cellen. Een
voorbeeld van zo een therapeutische modaliteit geassocieerd met DAMPs is PhotoDynamic Therapy
(PDT) Deze procedure gebruikt de destructieve kracht van Reactive Oxygen Species (ROS), om
neoplastische cellen te vernietigen. PDT heeft enkele voordelen boven de klassieke antikanker
16
therapieën: het is minimaal invasief, heeft een lage systemische toxiciteit en het valt specifiek tumorale
regio’s aan. Een ander voordeel is, dat patiënt specifieke antigenen vrijkomen, vaak in combinatie met
uitgebreide necrose. Dit leidt tot influx van immuuncellen en een voordelige omgeving voor een immuun
respons in de tumor, (hetgeen bij adjuvantia enkel gebeurt t.h.v. de vaccinatieplaats) (Panzarini et al.,
2012). Een andere methode om ICD te bekomen is, zoals eerder vermeld, via chemotherapeutica,
waaronder cyclofosfamide, dexorubicin en oxiplatin, dewelke goedgekeurd zijn door de FDA (Vacchelli
et al., 2013).
4.2. Passieve immunisatie
4.2.1. Cellulair
Cellulaire passieve immunisatie is een anti-kanker therapie die makkelijk toepasbaar is, aangezien de
therapie niet afhankelijk is van het “slechte” immuunsysteem van de patiënt. Echter het unieke voordeel
van het opbouwen van een geheugen gaat verloren bij het toepassen.
Het toepassen van allogene stamcel transplantatie (AlloSCT) voor de behandeling van bloedkankers
kan beschouwd worden als de meest aangewende en meest succesvolle methode van immuuntherapie
tegen kanker. Het toedienen van donor hematopoiëtische stamcellen samen met allogene lymfoïde
populaties,
na
behandeling
met
chemotherapie
of
chemo-bestraling
therapie
(waardoor
immuunsuppressie en de tumor worden gecontroleerd), resulteert in de reconstitutie van hematopoïese,
en, als belangrijkste eigenschap, eradicatie van de residuele maligniteit. Naar dit proces wordt verwezen
met de naam graft-versus-tumor (GVT) effect. Men kan hiervoor gebruik maken van perifeer bloed
stamcellen (PBSC) of cellen van het beenmerg (Bensinger, 2013). De kracht van het GVT effect tegen
bloedkankers wordt gedemonstreerd door de klinische resultaten bij patiënten die leiden aan leukemie
of lymfoma subtypes, die meestal onbehandelbaar zijn door standaard chemotherapie alleen. Deze
patiënten vertonen gestage, duurzame remissie volgend op allogene transplantatie (Parmar en Ritchie,
2014).
Adoptieve T cel therapie, waarbij tumor-reactieve T cellen ex vivo gestimuleerd worden en dan terug
getransfereerd worden naar de patiënt, heeft het potentieel om de antitumor immuniteit te verhogen en
de effectiviteit van vaccins te verhogen. Het is een vorm van gepersonaliseerde behandeling (June,
2007). Adoptieve T cel therapie is een veelbelovende vooruitgang in de tumor immuuntherapie. In het
bijzonder de infusie van TIL, heeft geleid tot lange termijn responsen voor patiënten met metastatische
melanoma. Ook infusie van donor lymfocyten is een effectieve behandeling van lymfoproliferatieve
ziekten. Echter, ACT heeft beperkingen in de isolatie en expansie van antigeen-specifieke lymfocyten
voor een grote groep van patiënten. Een benadering om deze beperking te omzeilen, en ACT uit te
breiden voor behandeling van andere kanker types, is de genetische modificatie van T cellen, met
antigeen-specifieke receptoren (Rosenberg et al., 2008; Al-Khami et al., 2011). De meest succesvolle
resultaten tot op heden zijn bekomen door het gebruik van donor T cellen, volgende op allogene
17
hematopoietic stam cel (HSC) transplantatie (Al-Khami et al., 2011).
4.2.2. Humoraal
Antistoffen (Abs) die zich richten op tumoren worden in de praktijk al jaren gebruikt. Vandaag de dag
behoren ze tot de categorie van “molecular targeted therapy” van kanker. Monoclonale anti-kanker
antistoffen (mAbs) werden opnieuw ontworpen voor een veiligere en meer effectieve therapie. Echter
maar een handvol van deze antistoffen is goedgekeurd door de FDA voor kanker therapie, waaronder
Rituximab, Cetuximab en Trastuzumab. Deze en andere door de FDA goedgekeurde Abs werden getest
alleen of in combinatie met chemotherapie in fase III trials en werden als effectief bevonden voor
specifieke indicaties. Vele van deze Abs targetten tumor componenten of tumor bloedvaten met als doel
de eliminatie van maligne cellen of suppressie van tumor groei. Andere Abs richten zich op immuun
inhiberende factoren die worden geproduceerd door tumoren. Anti-kanker Abs worden beschouwd als
veelbelovende anti-kanker therapeutica, omdat ze een gunstig toxiciteitsprofiel hebben en simultaan de
strijd aanbinden met verschillende gastheer effector mechanismen. In aanvulling, activeren Abs celgemedieerde cytotoxiciteit (ADCC), door het ligeren van activerende Fc receptoren die tot expressie
worden gebracht op verschillende immuuncellen en vormen immunogene antigeen-antilichaam
complexen, waardoor de ontwikkeling van Th-1 type immuun responsen wordt gestimuleerd. Men
onderscheid o.a. Abs die immunosuppressieve cytokines zoals IL-10 of TGF-β1 inhiberen, die signalen
geïnduceerd door tumor-geassocieerde inhiberende liganden. Recente gegevens suggereren dat Abs
ook de ontwikkeling van tumor-specifieke CTL promoten, misschien via de mobilisatie van verschillende
anti-tumor mechanismen, wat leidt tot de vrijstelling van TAA in de biologisch actieve vorm, hetgeen
APC dus stuurt richting Th1-type respons (Whiteside, 2010).
Een voorbeeld van T cel modulatie is het gebruik van monoclonale antistoffen die CTLA-4 blokkeren en
die, samen met zijn homologe tegenhanger C28, ervoor zorgen dat de stimulatie en inhibitie van T cel
proliferatie en activatie in balans blijven. CTLA-4 is een negatieve regulator van de T cel activiteit, terwijl
CD28 de T cel activiteit stimuleert. Inhibitie van CTLA-4 zal hierdoor zorgen voor het voorkomen van de
binding met B7 moleculen, waardoor CD28 zonder tegenstand kan werken. Dit stuurt de balans richting
immuun stimulatie en wordt immuun tolerantie gebroken (A.M.M. Eggermont, 2012).
Een groot aantal reviews beschrijven de klinische doeltreffendheid van de therapeutische mAbs zoals
rituximab, trastuzumab en cetuximab voor lymfoïde en epitheliale maligniteiten. Al kunnen TA-gerichte
mAbs gebruikt worden als “single agents”, worden ze toch meestal gebruikt in combinatie met
bestralingstherapie en/of chemotherapie en laten verbetering van de klinische activiteit zien tegenover
conventionele therapie.
18
4.3. Stimulatie aangeboren immuunsysteem
NK cellen zijn de grootste cellulaire effectoren van het aangeboren immuunsysteem. Ze bezitten een
‘spontane’ cytotoxiciteit en kunnen dus snel werken, hetgeen een voordeel is van deze cellen. Het zijn
echter niet enkel grote spelers in cytotoxiciteit, maar ze kunnen ook cascades van immuun reacties
induceren, door het produceren van verschillende cytokines en chemokinen. NK cellen kunnen reageren
op abnormale cellen zonder voorgaande ‘priming’. Echter recente studies wezen aan dat, om tot een
krachtige cytotoxische respons tegen tumoren te komen, ze toch hulp nodig hebben. Het is aangetoond
dat NK cellen in staat zijn om hematologische maligniteiten te eradiceren. In een experimenteel
geïnduceerd mastocytoma muismodel, waren NK cellen kritisch voor tumor verwijdering. In datzelfde
model, werd aangetoond dat geactiveerde T cellen noodzakelijk waren om activatie hulp te bieden aan
NK cellen (Malhotra en Shanker, 2012).
Het missen van zelfherkenning is een simplistisch mechanisme waardoor NK cellen tumorcellen kunnen
targetten die deficiënt zijn in de MHC I expressie. Verder kunnen NK cellen zich richten op NKG2D
liganden die geïnduceerd zijn tijdens carcinogenese. NK cellen bezitten een vaste methode om een
cytotoxische respons op poten te zetten, zoals exocytose van lytische granules (zoals eerder vermeld).
Er zijn echter verschillende strategieën voor tumor eliminatie die gebaseerd zijn op NK cellen.
Deze zijn de activatie van endogene NK cellen door cytokines, hematopoïetische stam cel therapie,
allogene NK cel transfers en farmacologische en genetische modulatie van NK cellen (Malhotra en
Shanker, 2012).
Door hun eigenschappen, worden DC vaak de “adjuvantia van de natuur” genoemd, en zijn daarom de
natuurlijke agentia geworden voor de aanvoer van antigenen. Na enkele decennia van onderzoek, is het
nu duidelijk dat DC het centrum zijn van het immuunsysteem, aangezien ze zowel immuun tolerantie als
immuniteit kunnen controleren. Dus DC zijn een essentieel target wanneer men therapeutisch
immuniteit wil opwekken tegen kanker. Muismodellen toonden aan dat het ontstaan van een
beschermende anti-kanker immuniteit afhangt van de presentatie van tumor antigenen door DC.
Vaccinatie op basis van DC dankt zijn succes aan het feit dat deze cellen het aangeboren en het
adaptieve immuunsysteem kunnen coördineren (Palucka en Banchereau, 2013). Alle mechanismen die
DC sturen in de richting van immunogene presentatie i.p.v. tolerantie zijn belangrijk in de behandeling
van kanker. In deze context zijn ook Toll-like receptoren belangrijk.
Toll-like receptoren (TLR) zijn een familie van patroon herkenning receptoren die moleculen herkennen
die tot expressie worden gebracht door pathogenen, en worden primair tot expressie gebracht door
cellen die behoren tot het aangeboren immuunsysteem, waaronder DC. De laatste decennia hebben,
naast het targetten van het adaptieve immuunsysteem, de stimulatoren van het aangeboren
immuunsysteem veel aan aandacht gewonnen in de strijd tegen kanker. In deze context werden TLRs
uitgebreid bestudeerd. Ze zijn immers een sleutelrol in de eerstelijns defensie tegen pathogenen door
het herkennen van specifieke pathogeen-geassocieerde moleculaire patronen. Verder binden ze aan
19
endogene moleculaire patronen die geassocieerd zijn met schade. Deze moleculen worden vrijgezet
door gestresseerde cellen of cellen die aan het sterven zijn. TLR-signaling leidt tot inflammatie en
antimicrobiële responsen; ze stimuleren dus de adaptieve immuun responsen.
Verschillende studies onthulden antitumorale effecten van TLR liganden door het induceren van tumor
cel apoptose/necrose of het activeren van immuuncellen. Directe oncolytische effecten op verschillende
tumorale entiteiten zijn beschreven voor Poly I:C (TLR3 agonist) en Imiquimod (TLR7 agonist). Deze
bevindingen onderstrepen het belang van het gebruik van TLR liganden in kanker immuuntherapie,
alleen of als combinatie, preferentieel samen met conventionele chemotherapie. Er zijn vele
argumenten in het voordeel van hun aanwending in de immuuntherapie. Ten eerste zijn afzonderlijke
stoffen of combinaties ideale immuun stimulatoren omdat antigeen-presenterende cellen alsook effector
cellen worden geactiveerd. Ten tweede is de conjugatie tot antigene peptiden technisch makkelijk uit te
voeren. Verder is antilichaam-gemedieerde cellulaire cytotoxiciteit verbeterd door verhoging van Fc-γ
receptor expressie. Aldus zou de behandeling met monoclonale antistoffen verbeterd kunnen zijn. Ten
laatste kunnen ze, door hun synthetische natuur, geproduceerd worden onder GMP (Good
Manifacturing Practice) condities. De meeste liganden zijn reeds klinisch goedgekeurd (Stier et al.,
2013).
4.4. Aanpakken immuunsuppressie
Omdat er momenteel vele mechanismen van suppressie geïnduceerd door tumoren zijn gekend, en
geweten is dat ze bijdragen bij tumor escape, biedt de kans zich aan om te interfereren met deze
mechanismen. Een reeks van tumor-afgeleide inhibitoren waaronder enzymen, receptoren liganden etc.
kunnen
geblokkeerd
of
geneutraliseerd
worden
door
biologische
of
metabole
agentia.
Ze kunnen alleen of in combinatie met elkaar of met conventionele kanker therapieën worden
aangewend (Whiteside, 2010). Door de discrepantie tussen de indrukwekkende preklinische resultaten
en de beperkte klinische resultaten, is kanker immuuntherapie normaal gezien niet aanvaard als
standaard therapie in de strijd tegen kanker. Er bestaat, zoals eerder vermeld, een grote variatie aan
mechanismen van immuno-evasie en deze mechanismen zouden betrokken zijn in de mate van
effectiviteit van kanker immuuntherapie. Daarom zal de eliminatie van immunosuppressieve activiteit in
de tumor micro-omgeving de effectiviteit van de kankertherapie verhogen (Kim et al., 2013).
Er zijn ook meer en meer bewijzen die aantonen dat vele cytotoxische anti-kanker medicamenten niet
alleen de mogelijkheid in zich hebben om tumorcellen te elimineren (zoals eerder vermeld) maar ook de
immunosuppressieve activiteiten te blokkeren en zo de ontwikkeling van antitumorale immuun
responsen te bevorderen. Daarom moet men erover nadenken om klinisch beschikbare medicamenten
in te zetten in de kanker immuuntherapie, om de effectiviteit van kanker immuuntherapieën te vergroten
20
(Kim et al., 2013).
In deze context is het targetten van Tregs en MDSC van belang. Zoals eerder vermeld, induceren
MDSC immuunsuppressie. Momenteel is er een breed scala aan potentiële therapeutische targets die
betrokken zijn in de MDSC productie en hun immunosuppressieve functie (Wesolowski et al., 2013).
Ondank hun recente ontdekking, zijn er reeds anti-MDSC agentia geïdentificeerd die mogelijk de
effectiviteit van immuuntherapie kunnen verbeteren. Er werden therapeutische strategieën ontwikkeld,
die de differentiatie en accumulatie van MDSC op de plaats van de tumor blokkeren, alsook de expansie
en functie van deze cellen (Waldron et al., 2013).
Een eerste strategie is de deactivatie van MDSC. Hiervoor kunnen fosfodiësterase-5 inhibitoren worden
aangewend, die interfereren met arginase 1 en de expressie van stikstofmonoxide (NO). Voorbeelden
van deze inhibitoren zijn sildenafil en tadalafil, die de degradatie van cGMP inhiberen, hetgeen leidt tot
reductie van ARG1 en NOS2 expressie. Cyclooxygenase 2 (COX 2) inhibitoren verlagen eveneens de
expressie van ARG1. Verder kan NO-aspirine gebruikt worden, hetgeen interfereert met het NO
metabolisme van MDSC. Hierdoor wordt de verlaagde T cel responsiviteit in de aanwezigheid van
MDSC (die resulteert uit de NO productie door de cellen) aangepakt. Ook synthetische triterpenoïden,
die MDSC deactiveren door ROS species te reduceren, zijn nuttig. Voor Anti-Glycaan antistoffen is
beschreven dat ze de migratie van MDSC zouden inhiberen. Inhibitoren van kolonie stimulerende
factoren en hun receptoren blokkeren de migratie van MDSC. Een andere strategie is het tegengaan
van de differentiatie van MDSC. Dit kan men bekomen met het gebruik van all-trans retinoic acid
(ATRA) en vitaminen zoals vitamine A en D3. Tot de agentia die de formatie van MDSC blokkeren,
behoren de Nitro-bifosfonaten. Als laatste kan gebruik worden gemaakt van agentia die de levels van
MDSC verlagen. Sommige verbindingen zoals ATRA en PDE5 inhibitoren, worden al getest in klinische
trials (Wesolowski et al., 2013).
Ook Tregs induceren immuunsuppressie en zorgen zo voor de inhibitie van anti-tumorale effector T
cellen. Strategieën die initieel werden gebruikt voor de depletie van Treg, zoals cyclofosfamide (in hoge
dosis) en mabs, richtten zich ook op geactiveerde T cellen. Het doel van verbeterde methoden om
Tregs te inhiberen, is momenteel om hun functie of hun migratie naar lymfeknopen en de TME te
verstoren. Van medicamenten die oorspronkelijk werden ontwikkeld voor andere therapeutische
moleculen (bv. tyrosine kinase inhibitoren), werd recent ontdekt dat ze Treg kunnen inhiberen. TAA
wekken een zwakke immuun respons op, hetgeen deels te wijten is aan de aanwezigheid van antigeenspecifieke Treg. Dit kan verklaren waarom eliminatie van Treg de inductie van CD8+ T cel respons kan
verbeteren voor de priming van anti-tumorale T cellen. Vele strategieën worden momenteel gebruikt om
Tregs te manipuleren waaronder Treg depletie, inhibitie van de functie van Tregs of blokkade van Treg
trafficking naar lymfeknopen of tumoren (Pere, 2012).
21
4.5. Aanpakken micro-omgeving tumor
Verschillende onderzoeken suggereren dat in de toekomst goed ontwikkelde immuuntherapieën, die
worden aangewend op het juiste stadium van de tumor progressie, het potentieel hebben om een shift
te veroorzaken van de nu bestaande immuun respons in de tumor micro-omgeving van tumor-promoting
naar tumor-verwerping (Finn, 2012).
Het is geweten dat progressieve tumoren vasculaire ontwikkeling nodig hebben voor de aanvoer van
zuurstof en voeding naar de tumor om de overleving, groei en de capaciteit om te metastaseren te
vergemakkelijken. Tumor vascularisatie, of angiogenese, representeert een van de “hallmarks” van
kanker en speelt een essentiële rol in de tumor progressie, invasie en metastase. Bloedvaten zullen
zeer sterk in aantal toenemen bij de meeste tumoren gedurende de transitie naar maligniteit, een proces
dat “angiogenetic switch” wordt genoemd. De vascularisatie van tumoren wordt beïnvloed door vele
processen in de tumor micro-omgeving, omdat getransformeerde cellen pro-angiogene moleculen
produceren die endotheliale cellen en macrofagen recruteren en activeren (Guo et al., 2013). IL-4 is een
cruciale modulator van het immuunsysteem en een actieve anti-tumor agent, alsook een potente
inhibitor van de angiogenesis. De anti-angiogene activiteit van IL-4 zou een rol spelen in de normale
fysiologie en bijdragen tot de anti-tumor activiteit (Volpert et al., 1998).
Omdat, zoals vermeld, in de TME er een staat van hypoxie heerst, moest men zoeken naar wegen om
deze abnormaliteit tegen te gaan. Er zijn twee manieren om de zuurstof voorziening in tumoren te
verhogen. Ten eerst door de bevoorrading van zuurstof via bloedvaten te verhogen en ten tweede door
het verbruik van zuurstof door cellen te doen verminderen. Eerst probeerde men de bloedvoorziening te
verhogen via vasoactieve agentia. Echter deze konden enkel verbeteringen laten zien op korte termijn,
omdat de bloedvaten van de tumor nog steeds abnormaal bleven. Daar om werd er naar manieren
gezocht om tumor bloedvaten te normaliseren. Na enkele klinische studies werd bevonden dat antiVEGF (een pro-angiogeen molecule), de bloedvaten van tumoren kon normaliseren. Patiënten waarvan
de bloedvaten normaliseerden, hadden de hoogste kans op overleving (Jain, 2013).
Verder moeten de lymfevaten in de TME genormaliseerd worden. In 2008 werd aangetoond dat door
het herstellen van de NO gradiënten rond de tumor bloedvaten, bloedvaten hun functie konden
normaliseren. Studies wezen uit dat dit principe ook geldt voor het herstellen van de contractie van
lymfevaten. Verder werd bevonden dat het blokkeren van endotheliale NO synthase lymfatische
hyperplasie kan verlagen, en lymfatische metastasen kan voorkomen (Jain, 2013).
Een ander probleem in de TME dat moet worden aangepakt, is de abnormale extracellulaire matrix. Na
het onderzoeken van verschillende mogelijkheden, werd bevonden dat angiotensine II receptor blokker
(ARB) losartan, een potentiële kandidaat zou zijn om de ECM te normaliseren. ARB reduceert collageen
productie door TGF-β activatie te blokkeren. Inderdaad, toediening van losartan voor twee weken leidde
tot een sterke daling van collageen, aslook een verhoging van penetratie en accumulatie van 100 nm
22
partikels in collogeen-rijke tumoren (Jain, 2013).
Macrofagen vertegenwoordigen de eerste linie van aangeboren verdediging tegen invaderende
pathogenen, door antigenen te presenteren aan T cellen. Bij menselijke tumoren en tumoren bij muizen
wordt er vaak een groot aantal inflammatoire leukocyten aangetroffen in vergelijking met de omliggende,
normale weefsels. Dit suggereert een potentiële link tussen deze cellen en tumor vascularisatie. Studies
suggereren dat TAMs zich gedragen als sleutel effectoren die een pro-angiogeen effect uitlokken tijdens
de angiogene switch. Ze zouden ook een grote rol spelen in het stimuleren van tumor angiogenese en
progressie. Er komt meer en meer bewijs die de stelling ondersteunt dat het targetten van TAMS of het
blokkeren van de pro-angiogene activiteit van TAMs de vascularisatie van tumoren kan inhiberen en de
therapeutische index van conventionele kanker therapieën kan verhogen. Macrofagen van bepaalde
fenotypen bezitten een intrinsiek vermogen om kanker cellen te vernietigen, door het reprogrammeren
van pro-tumorale TAMs naar een anti-tumoraal fenotype. TAMs induceren ook abnormale tumor
bloedvaten in de hypoxische TME, waardoor tumoren meer resistent worden aan cytotoxische
therapieën. Dus TAM-targeted therapie, zou potentieel kunnen resulteren in een bloedvat normalisatie
die niet alleen het agressieve fenotype van tumoren kan reduceren, maar ook de therapeutische sterkte
van andere kanker behandelingen kan verhogen (Guo et al., 2013).
Zoals eerder vermeld blijkt ook dat pH dysregulatie door neoplastische cellen van solide tumoren in
staat is om verschillende fysiologische functies te vervormen, waardoor een uniek milieu wordt
gecreëerd dat in het voordeel werkt van de tumor. Het gevolg hiervan is dat solide tumoren veel meer
invasief en metastatisch zouden worden. De dysregulatie van de pH in de tumor micro-omgeving zou er
ook voor kunnen zorgen dat de tumoren resistent worden aan chemo- en immuuntherapie. Bioelementen die betrokken zijn in deze pH dysregulatie, bieden een nieuwe groep van oncotargets. De
inhibitie hiervan zou kunnen resulteren in een beter klinisch resultaat. Hierdoor moet de conventionele
kanker therapie versterkt worden door gebruik te maken van specifieke inhibitoren van deze bioelementen (Barar en Omidi, 2013).
23
BESPREKING
Over het al dan niet bestaan van een eerstelijnsdefensie van het immuunsysteem tegen kanker, is de
laatste decennia veel gediscussieerd en geschreven. Momenteel is er eensgezindheid over het bestaan
van deze verdediging. Kanker immunologie en immuuntherapie zijn een van de meest interessante en
snel evoluerende medische velden van het moment. De betere beschrijving van de functie en interactie
van immuuncellen van het aangeboren en adaptieve immuunsysteem, en het definiëren van tumor
antigenen, hebben geleid tot het beter begrijpen van de methoden waarmee het immuunsysteem de
tumor groei moduleert (Disis, 2010). Conventionele therapieën tegen kanker zoals chemotherapie en
bestraling zijn vrij drastisch voor de patiënt, en de kans op genezing blijft beperkt. Immuuntherapie richt
zich specifiek op de doelwitorganen en veroorzaakt minder neveneffecten. Verder kan immuuntherapie
een immunologisch geheugen doen ontstaan. Echter het nadeel van immuuntherapie, is dat het enige
tijd duurt voor er een immunologische reactie optreedt en men klinisch effect kan waarnemen.
De momenteel beschikbare middelen in de immuuntherapie worden gefocust op mechanismen om
simultaan anti-tumor responsen maximaal te stimuleren en de immunosuppressieve aspecten van de
tumor micro-omgeving (TME) te minimaliseren. Ondanks het feit dat het immuunsysteem enorm
complex is, kunnen onderzoekers steeds makkelijker en sneller specifiek antitumor immuun responsen
opwekken bij patiënten. Toch moet men juist hierdoor waakzaam blijven. Wanneer men het
immuunsysteem te ver drijft, bestaat immers de kans op het ontstaan van pathologische autoimmuniteit. Het is verder onwaarschijnlijk dat immuuntherapie in de toekomst als enige therapie tegen
kanker zal worden aangewend. Hoogstwaarschijnlijk zal men in de toekomst de traditionele therapieën
zoals chirurgie, bestraling en chemotherapie combineren met immuuntherapie (Bergman, 2009). Voor
het eerst tonen klinische trials van immuuntherapieën een verhoogde effectiviteit van anti-tumor
responsen bij verschillende patiënten met kanker. De uitdaging is nu om niet enkel te bepalen hoe men
het afstoten van tumoren kan initiëren, maar ook hoe men deze reactie kan onderhouden en een
langdurige tumor-verwerping kan creëren (Disis, 2010).
Door de grote vooruitgang in de humane- en diergeneeskunde, worden steeds nieuwe methoden
ontwikkeld voor toepassing in immuuntherapie tegen kanker. Ook worden eerdere bevindingen
weerlegd door de opstapeling van bewijzen uit onderzoek. Een voorbeeld hiervan is dat ondanks men er
vroeger van overtuigd was dat chemotherapie de immuun responsen van kanker vaccinatie verzwakte,
men hierop nu aan het terugkomen is. In onderzoeken werd beschreven dat chemotherapie
immunogene celdood veroorzaakt, waardoor (zoals eerder vermeld) een immuun respons kan worden
opgewekt. Men is er nu dus van overtuigd dat chemotherapie en kanker vaccinatie synergistisch werken
(Bergman, 2009). Gebaseerd op gegevens van klinische trials en de veiligheid van therapeutische
vaccins, zullen deze vaccins waarschijnlijk gebruikt worden voor de behandeling van patiënten met
residuele of traag metastatische ziekte, of patiënten met een hoog risico op recidieven (Guo et al.,
2014). Ondanks de voordelen van kanker vaccinatie die in vele artikels worden beschreven, en de
goedkeuring van twee vaccins door de FDA, werden toch schadelijke effecten beschreven voor
24
sommige anti-kanker vaccins, waardoor men toch waakzaam moet blijven. Er moet verder onderzoek
worden gedaan om de verschillende mechanismen van tumor escape beter te begrijpen en om zo de
effectiviteit van kanker vaccins – en immuuntherapie in het algemeen- te verhogen (Whiteside, 2010).
Het aanwenden van immuuntherapie voor de behandeling van kanker is niet eenvoudig door de
complexiteit van het immuunsysteem. Men moet goed oppassen met het targetten van de verschillende
onderdelen van het immuunsysteem, omdat velen zowel positieve als negatieve eigenschappen
hebben. Eerder werd gesproken over het belang van TLR in het activeren van immuuncellen en tumor
cel apoptose. Echter recente studies hebben aan het licht gebracht dat TLR ook tot expressie worden
gebracht op tumorcellen. Naast de oncopathische en immuun stimulerende effecten die eerder werden
vermeld, beschrijft men ook tumor-bevorderende effecten voor TLR. De bevinding dat TLR functioneel
tot expressie worden gebracht door verschillende types van tumoren, geeft een hint naar het bestaan
van een tumor-promotende rol. Recent onderzoek suggereert dat ze zouden fungeren als ‘tweesnijdend
zwaard’ in de tumor genese (Stier et al., 2013). Een probleem dat immuuntherapie verder compliceert,
is het bestaan van unieke tumor immuun “signaturen”, hetgeen betekent dat elke tumor zijn eigen
unieke immuun suppressieve netwerk opbouwt.
Hierdoor wordt het noodzakelijk om de relevante
componenten van een bepaald netwerk te identificeren, en om inhibitoren te vinden die zich specifiek
richten op deze componenten. Doordat een stijgend aantal conventionele en biologische middelen die in
staat zijn om immuunsuppressie te overwinnen en anti-tumor immuun competentie kunnen herstellen
beschikbaar zijn, zullen immuuntherapieën in de toekomst de nadruk leggen op de selectie en
combinatie van medicijnen die synergistisch werken in hun mogelijkheden om de anti-tumor immuniteit
te herstellen.
Ondanks de complexiteit van het immuunsysteem en het aanwenden van immuuntherapie in de
behandeling van kanker, is de laatste jaren toch veel vooruitgang geboekt. Een voorbeeld van deze
vooruitgang vinden we in de goedkeuring door de FDA van Provenge™ als kanker vaccin. Dus kan men
besluiten dat het aanwenden van immuuntherapie in de behandeling van kanker haalbaar en veilig is –
zij het in combinatie met conventionele anti-kanker therapeutica – en dat de toekomst er veelbelovend
uitziet voor immuuntherapie.
25
REFERENTIES

Al-Khami A.A., Mehrotra S., Nishimura M.I. (2011). Adoptive immunotherapy of cancer. Self
Nonself 2, 80-84.

Andersen M. H., Schrama D., Straten P., Becker J.C. (2006) Cytotoxic T cells. Journal of
Investigative Dermatology 126, 32-41.

Barar J., Omidi Y. (2013). Dysregulated pH in Tumor Microenvironment Checkmates Cancer
Therapy. Bioimpacts 3, 149-162.

Bellone M., Calcinotto A. (2013). Ways to Enhance Lymphocyte Trafficking into Tumors and
Fitness of Tumor Infiltrating Lymphocytes. Frontiers in Oncology 3

Bensinger W.I. (2013). Allogeneic Transplantation: Peripheral Blood versus Bone Marrow.
Current Opinion in Oncology 24, 191-196.

Bergman P.J. (2009). Cancer Immunotherapy. Topics in Companion Animal Medicine 24, 130136.

Bhatia A., Kumar Y. (2014). Cellular and molecular mechanisms in cancer immune escape: a
comprehensive review. Expert Review of Clinical Immunology 10, 41-62.

Buonaguro L., Petrizzo A., Tornesello M.L., Buonaguro F.M. (2011). Translating Tumor Antigens
into Cancer Vaccines. Clinical and Vaccine Immunology 18, 23-34.

Chiang C.L., Benencia F., Coukos G. (2010). Whole Tumor Antigen Vaccines. Seminars in
Immunology 22, 132-143.

Cox T.R., Erler J.T. (2011). Remodeling and homeostasis of the extracellular matrix:
implications for fibrotic diseases and cancer. Disease Models en Mechanisms 4, 165-178.

Disis M.L. (2010). Immune Regulation of Cancer. Journal of Clinical Oncology 28, 4531-4538.

Dimberu P.M., Leonhardt R.M. (2011). Cancer Immunotherapy Takes a Multi-Faceted Approah
to Kick the Immune System into Gear. Yale Journal of Biology and Medicine 84, 371-380.
26

Dunn G.P., Old L.J., Schreiber R.D. (2004) The Immunobiology of Cancer Immunosurveillance
and Immunoediting. Immunity 21, 137-148.

Eggermont A.M. (2012). Can immune-oncology offer a truly pan-tumour approach to therapy?
Annals of oncology 23, 53-57.

de Gruijl T.D., van den Eertwegh A.J., Pinedo H.M., Scheper R.J. (2008). Whole-cell cancer
vaccination: from autologous to allogeneic tumor-and dendritic cell-based vaccines. Cancer
Immunologie, Immunotherapy 57, 1569-1577.

Guo C., Buranych A., Sarkar D., Fisher P.B., Wan X.J. (2013). The role of tumor-associated
macrophages in tumor vascularization. Vascular Cell 5, 20-45.

Guo C., Manjili M.H., Subjeck J.R., Sarkar D., Fisher P.B. Wang X.Y. (2014). Therapeutic
Cancer Vaccins: Past, Present and Future. Advances in Cancer Research 119, 421-475.

Harper J., Sainson R.C.A. (2014) Regulation of the anti-tumour immune response by cancerassociated fibroblasts. Seminars in Cancer Biology 25, 69-77.

Igney F.H., Krammer P.H. (2002). Immune escape of tumors: apoptosis resistance and tumor
counterattack. Journal of Leukocyte Biology 71, 907-920.

Jain R.K. (2013). Normalizing Tumor Microenvironment to Treat Cancer: Bench to Bedside to
Biomarkers. Journal of Clinical Oncology 31, 2205-2218.

June C.H. (2007). Adoptive T cell therapy for cancer in the clinic. The Journal of Clinical
Investigation 117, 1466-1476.

Kalantari T., Kamali-Sarvestani E., Ciric B., Karimi M.H., Kalantari M., Faridar A., Xu H.,
Rostami A. (2011). Generation of immunogenic and tolerogenic Clinical-grade dendritic cells.
Immunologic Research 51, 153-160.

Kareva I., Hahnfeldt P. (2013). The Emerging “Hallmarks” of Metabolic Reprogramming and
Immune Evasion: Distinct or Linked? The Journal of Cancer Research 73, 27-37.

Khan K.H. (2013). DNA vaccines: roles against diseases. Germs 3, 26-35.
27

Kim S.J., Ha G.H., Kim S.H., Kang C.D. (2013). Combination of cancer immunotherapy with
clinically available drugs that can block immunosuppressive cells. Immunological investigations.
Informa Healthcare, Londen.

Kono H., Rock K.L. (2008) How dying cells alert the immune system to danger. Nature Reviews
Immunology 8, 279-289.

Leone P., Shin E.C., Perosa F., Vacca A., Dammacco F., Racanelli v. (2013). MHC class I
antigen processing and presenting machinery: organization, function, and defects in tumor cells.
Journal of the National Cancer Insitute 105, 1172-1187.

Levy E.M., Roberti M.P., Mordoh J. (2011). Natural Killer Cells in Human Caner: From Biological
Functions to Clinical Applications. Journal of Biomedicine and Biotechnology Vol. 2011, Article
ID 676198, 11 pagina’s.

Malhotra A., Shanker A. (2011). NK cells: immune cross-talk and therapeutic implications.
Immunotherapy 3, 1143-1166.

Marcucci F., Bellone M., Rumio C., Corti A. (2013). Approaches to improve tumor accumulation
and interactions between monoclonal antibodies and immune cells. Mabs 5, 34-46.

Mittal D., Gubin M.M., Schreiber R.D., Smyth M.J. (2014). New insights into cancer
immunoediting and its three component phases-elimination, equilibrium and escape. Current
opinion in immunology 27, 16-25.

Palucka K., Banchereau J. (2012). Cancer immunotherapy via dendritic cells. Nature Reviews
Cancer 12, 265-277.

Panzarini E., Inguscio V., Dini L. (2013). Immunogenic Cell Death: Can It Be Exploited in
PhotoDynamic Therapy for Cancer? BioMed Research International Vol. 2013, Article
ID 482160, 18 pagina’s.

Parmar S., Ritchie D.S. (2014). Allogeneic transplantation as anticancer immunotherapy.
Current Opinion in Immunology 27, 38-45.
28

Pere H., Tanchot C., BayryJ., Terme M., Taieb J., Badoual C., Adotevi O.,
Merillon N.,
Marcheteau D., Quillien V., Banissi C., Carpentier A., Sandoval F., Nizard M., Quintin-Colonna
F., Kroemer D., Fridman W.H., Zitvogel L., Oudard S., Tartour E. (2012). Comprehensive
analysis of current approaches to inhibit regulatory T cells in cancer. 1, 326-333.

Rosenberg S.A., Restifo N.P., Yang J.C., Morgan R.A., Dudley M.E. (2008); Adoptive cell
transfer: a clinical path to effective cancer immunotherapy. Nature Reviews Cancer 8, 299-308.

Stier S., Maletzki C., Klier U., Linnebacher M. (2013). Combinations of TLR Ligands: A
Promising Approach in Cancer Immunotherapy Vol. 2013 Article ID 271246, 14 pagina’s.

Swann J.B., Smyth M.J. (2007). Immune surveillance of tumors. The Journal of clinical
Investigation 117, 1137-1146.

Töpfer K., Kempe S., Müller N., Schmitz M., Bachmann M., Cartellieri M., Schackert G., en
Temme A. (2011). Tumor Evasion from T Cell Surveillance. Journal of Biomedicine and
Biotechnology vol. 2011, Article ID 918471, 19 pagina’s.

Vacchelli E., Senovilla L., Eggermont A., Fridman W.H., Galon G., Zitvogel L., Kroemer G.,
Galluzzi L. (2013). Trial watch: Chemotherapy with immunogenic cell death inducers.
Oncoimmunology 2, 41-61.

Volpert O.V., Fong T., Koch A.E., Peterson J.D., Waltenbaugh C., Tepper R.I., Bouck N.P.
(1998). Inhibition of angiogenesis by interleukin 4. The Journal of experimental medicine 188,
1039-1046.

Waldron T.J., Quatromoni J.G., Karakasheva T.A., Singhal S., Rustgi A.K. (2013). Myeloid
derived suppressor celles. Oncoimmunology 2

Wesolowski R., Markowitz J.,Carson W.E. (2013) Myeloid derived suppressor cells – a new
therapeutic target in the treatment of cancer. Journal for ImmunoTherapy of Cancer 1

Whiteside T.L. (2008) The tumor microenvironment and its role in promoting tumor growth.
Oncogene 27, 5904-5912.

Whiteside T.L. (2009). Tricks tumors use to escape from immune control. Oral Oncology 45,
119-123.
29

Whiteside T.L. (2010). Inhibiting the Inhibitors: Evaluating Agents Targeting Cancer
Immunosuppression. Expert Opinion on Biological Therapy 10, 1019-1035.

Yang T.J., Chandler J.P., Dunne-Anway S. (1987). Growth stage dependent expression of MHC
antigens on the canine transmissible venereal sarcoma. British Journal of Cancer 55, 131-134.
30