Voortgang Onderzoek immunotherapie in het bijzonder Killercellen

Voortgang Onderzoek immunotherapie in het bijzonder Killercellen, gefinancierd door het
Kankeronderzoekfonds Limburg, waaronder bijdrage “Aspergediner”.
Onderzoekers: Lotte Wieten, Michel van Gelder, Wilfred Germeraad, Gerard Bos.
Het onderzoek naar Natural Killer cellen in de strijd tegen kanker maakt deel uit van het onderzoek
naar het belang van het immuunsysteem bij kanker. Met in 2014 rond de 104.000 nieuwe gevallen
van kanker (een stijging met 2% ten opzichte van het jaar daarvoor) is de strijd tegen kanker zeker nog
niet gestreden. Immers, een groot deel van de mensen die door kanker getroffen worden, komen helaas
nog steeds te overlijden.
Het mogelijke gebruik van donor Killer Cellen tegen kanker komt voort uit de wetenschap van de
zogenaamde beenmergstamceltransplantaties. Bij donorstamceltransplantaties brengt men het
immuunsysteem van een donor over naar de patiënt waarna het donor immuunsysteem de
kwaadaardige cellen kan vernietigen. Deze zogenaamde donor beenmergtransplantaties worden in de
Academische Ziekenhuizen, waaronder het Maastricht UMC+, met name bij diverse vormen van
bloedkanker uitgevoerd. Voor andere vormen van kanker blijken deze transplantatie minder of niet
effectief.
Ons onderzoek heeft zich sinds een tiental jaren gericht op een andere selectie van de donor, omdat er
voor een belangrijk deel van de patiënten geen geschikte donor gevonden kon worden voor een
donortranplantatie. Daarom hebben we ons toegelegd op zogenaamde half-identieke transplantaties
(haplo identieke transplantaties). Deze bleken succesvol te zijn bij muizen en bovendien konden we
daarmee in een groot deel van de muizen borstkanker genezen. Uit verder onderzoek – gevoed door
observaties van andere onderzoeksgroepen – bleek dat met name de donor Natural Killer cellen in het
transplantaat verantwoordelijk zijn voor dit gunstige effect.
Wij hebben ons vervolgens verdiept in de mogelijkheden van menselijke Natural Killer cellen. Met dit
onderzoek hebben we aangetoond dat zowel bij borstkanker alsook bij de ziekte van Kahler (een vorm
van beenmergkanker, ook wel Multipel Myeloom genoemd) menselijke Natural Killer cellen de
tumorcellen kunnen doden. Daarvoor is wel een gerichte selectie van donoren noodzakelijk en moeten
de Natural Killer cellen op een goede manier geactiveerd worden. Tevens zijn grote hoeveelheden
Natural Killer cellen noodzakelijk.
Gezien de enorme hoeveelheden die we nodig hebben is het maken van grote aantallen Natural Killer
cellen een belangrijke prioriteit. Daartoe is een apparaat aangeschaft waarmee dit in principe mogelijk
moet zijn. Met dit apparaat zijn inmiddels een aantal proeven gedaan. De volledig procedure is
daarmee inmiddels - na ongeveer 9 maanden proberen - onder controle en het systeem is
gebruiksklaar (een proef duurt 4 tot 6 weken, waarna weer een nieuwe gestart kan worden). Het aantal
Natural Killer cellen voldoet inmiddels aan de verwachtingen!! De zuiverheid is evenwel soms nog
een probleem. In de kweek zitten ook andere cellen die we er liever niet in hebben alvorens de cellen
terug te geven aan een patiënt. Als het aantal cellen voldoende is en de kwaliteit naar behoren gaan wij
met deze proef dierexperimenten herhalen om vervolgens de cellen te testen bij patiënten. Overigens
hebben we wel kunnen testen dat de cellen die we met het kweeksysteem verkrijgen het in het
laboratorium doen wat ze moeten doen: ze “killen” diverse soorten van kanker. In die zin zijn we weer
een stap verder.
Recent hebben we vastgesteld dat Vitamine C mogelijke een belangrijke rol speelt bij het groeien van
Natural Killer cellen. Ons onderzoek laat zien dat Vitamine C de opbrengst verdubbelt. Dit zou
kunnen betekenen dat als we Vitamine C aan de bovengenoemde bioreactor toevoegen, de
productietijd mogelijk korter wordt en het aantal cellen kan toenemen. Dat zou een aanzienlijke
tijdwinst en kostenbesparing opleveren. Daarmee is dit momenteel een van de lopende
onderzoeksvraagstellingen bij de productie van Killer Cellen.
Omdat we nu weten hoe we grote aantallen cellen kunnen maken hopen we over te gaan op de
aanschaf van een tweede apparaat om het proces te versnellen. Het kost namelijk ongeveer 6 weken
voordat we inzicht hebben of een proef gelukt is. Met een extra apparaat kunnen we extra proeven
doen, bijvoorbeeld met het toevoegen van vitaminen.
Verder doen we intensief onderzoek naar de combinatie van verschillende behandelmethoden. Zo
weten we uit de klinische praktijk dat antistoffen kunnen werken bij borstkanker en de ziekte van
Kahler. Wij hebben onlangs vastgesteld dat deze antistoffen het effect van donor Killer cellen kunnen
versterken. Maar ook dat donor killer cellen beter werken dan “eigen killer cellen” van een patiënt.
Dat sterkt ons in het idee dat we met de productie van donor Killer cellen op de goede weg zijn. Maar
vooral ook dat de combinatie van technieken veelbelovend zijn.
Tot slot
In bovenstaande overzicht doen wij verslag van de onderzoeksactiviteiten rondom Killer cellen zoals
die mede door Kankeronderzoekfonds Limburg en het Aspergediner mogelijk gemaakt worden. De
samenhang van de verschillende activiteiten laat hopelijk voldoende naar voren komen dat het
onderzoek in het laboratorium ook betekenisvol voor patiënten kan worden.
Het feit dat we op initiatief van het Maastricht UMC en op basis van de door ons ontwikkelde
expertise rondom Natural Killer cellen onlangs een nationale studie zijn gestart met donor
beenmergtransplantaties bij patiënten met de ziekte van Kahler is illustratief voor het feit dat kennis
ook echt naar de patiënt gebracht kan worden. De donoren voor de beenmergstamceltransplantaties
worden namelijk geselecteerd op de mogelijke activiteit van Killer Cellen.
Een volgende klinische stap is het uittesten van Killer cellen alleen, als we er daarvan voldoende en
goede cellen in handen hebben. Wetenschap wordt gekenmerkt door geduld en vooruitgang.
Wetenschappelijke output
Promotie (2014) S. Sarkar, Allogeneic Natural Killer cells in Multiple Myeloma. Promotor: Prof Dr Gerard MJ Bos. CoPromotoren: Dr L Wieten & Dr WT Germeraad.
Promotie (2015) Mirelle Huijskens op het proefschrift cellular immunotherapy: from stem cells to lymphocyte. Promotoren:
Prof Dr Gerard MJ Bos, Prof Dr H. Kawamoto, Kyoto University Japan, Co-promotor: Dr WT Germeraad.
Publicaties tav natural Killer Cellen:
A Vanclee, M van Gelder, H Schouten, GMJ Bos. Murine mammary carcinoma can be cured in a model of nonmyeloablative haploidentical stem cell stransplantation. Bone Marrow Transplant. 2006;37:1043-1049.
Frings, J van Ellsen, Pierre Hupperets, Harry Schouten, Gerard MJ Bos, Michel van Gelder. Elimination of the chemotherapy
resistatnt subpopulation of 4T1 mouse breast cancer by haploidentical NK cells cures the vast majority of mice P.
Breast Cancer Res Treat 2011;130:773-781.
Sarkar Subhashis, Germeraad W, Roushop K, EMP Steeghs, van Gelder M, Bos GMJ, Wieten L. Hypoxia induced
impairment of NK cell cytotoxicity against multiple myeloma can be overcome by IL-2 activation of the NK cells.
Plos One 2013;5:e64835.
Huijskens MJ, Walczak M, Koller N, Briedé JJ, Senden-Gijsbers BL, Schnijderberg MC, Bos GM, Germeraad WT.
Technical advance: ascorbic acid induces development of double-positive T cells from human hematopoietic stem
cells in the absence of stromal cells. J Leukoc Biol. 2014 Dec;96(6):1165-75.
CHMJ Van Elssen, T Oth, WTV Germeraad, GMJ Bos, J Vanderlocht. NK cells: The secret weapon in DC vaccination
strategies. Review Clin Canc Res 2014 March 1;20(5):1095-103
Wieten L, Mahaweni NM, Voorter CE, Bos GM, Tilanus MG Clinical and immunological significance of HLA-E in stem
cell transplantation and cancer. Tissue antigens 2014 Dec;84(6):523-35
Subhashis Sarkar, Gelder van M, Willy Noort , Yunping Xu, Kasper MA. Rouschop, Richard Groen, Schouten HC, Tilanus
MGJ, Wilfred TV Germeraad , ACM Martens, GMJ Bos, Lotte Wieten. Optimal Selection of Natural Killer cells to
kill myeloma: the role of HLA- E and NKG2A. Cancer Immunol Immunother. 2015 Apr 29
Huijskens MJ, Walczak M, Sarkar S, Atrafi F, Senden-Gijsbers BL, Tilanus MG, Bos GM, Wieten L, Germeraad WT.
Ascorbic acid promotes proliferation of natural killer cell populations in culture systems applicable for natural killer
cell therapy. Cytotherapy. 2015 Mar 5. pii: S1465-3249(15)00018-3.
Mirelle JAJ Huijskens, Will KWH Wodzig, Mateusz Walczak, Wilfred TV Germeraad, Gerard MJ Bos Ascorbic acid serum
levels are reduced in patients with hematological malignancies Submitted.