IMMUUNTHERAPIE voor HERSENTUMOREN bij KINDEREN en

IMMUUNTHERAPIE voor HERSENTUMOREN bij KINDEREN en VOLWASSENEN
Professor Dr. Stefaan W. Van Gool
Professor Dr. Steven De Vleeschouwer
Departement van microbiologie en immunologie, pediatrische neuro-oncologie (SWVG); Departement
van neurowetenschappen, neurochirurgie (SDV); KU Leuven en UZ Leuven
Post-docs in het programma
An Coosemans
Tina Verschuere
PhD studenten die werken in het programma
Tina Verschuere (tot 30/6/13)
Lien Vandenberk
Carolien Koks
Jeroen Plessers
Matthias Van Woensel
Jochen Belmans
Anke Vanderstraeten
Joost Dejaegher
Isabelle Dierckx de Casterlé
Iris Elens
Liana Kafetzopoulou
Study coordinatoren
Femke Pauwels
Lien Solie
Laboranten die werken in het programma
Goedele Stegen
Anaïs Van Hoylandt
Kim Morias
Daniel Carels
Verruiming naar andere oncologische aandoeningen
•
Gynaecologische tumoren: Prof. Dr. Frédéric Amant, Dr. An Coosemans, Dr. Sandra Tuyaerts,
Anke Vanderstraeten
Immuuntherapie voor hersentumoren
We ontwikkelen een methode om het afweersysteem van de patiënt te stimuleren tegen een
kwaadaardige hersentumor, het maligne glioma. Deze tumor komt eerder zeldzaam voor op de
kinderleeftijd, maar is de meest frequent voorkomende hersentumor bij de volwassenen. Jaarlijks
wordt deze tumor gevonden bij ongeveer 4 per 100000 volwassenen, wat natuurlijk in vergelijking
met andere tumoren nog steeds eerder zeldzaam is. Maar de persoonlijke en de maatschappelijke
gevolgen van deze tumor zijn bijzonder groot. Het leven van de patiënt verandert zeer abrupt. Niet
alleen is er de bedreiging van de diagnose en de intensieve therapie (neurochirurgische ingreep,
radiotherapie gecombineerd met en gevolgd door chemotherapie). Daarenboven blijft de patiënt
dikwijls aangewezen op hulpverlening, door neurologische uitvalstekenen, of door het gevaar voor een
epileptische aanval. Tenslotte zijn de genezingskansen minimaal, omdat de tumor steeds terugkeert.
De 5 jaarsoverleving na diagnose is 10%. Door het afweersysteem met een therapeutische vaccinatie te
stimuleren tegen de tumor, her-positioneren we het lichaam als het ware ten opzichte van de tumor
cellen, en proberen we op deze manier controle te bekomen over hun ongecontroleerde groei. Het is
een techniek die zeer arbeidsintensief is, omdat de grondstoffen voor de productie van de vaccins
bestaan uit enerzijds de tumor van de patiënt en anderzijds de witte bloedcellen. Voor elke patiënt
worden dus vaccins op maat gemaakt. Maar met deze techniek zijn meerdere patiënten nu al langdurig
zonder ziekte in leven, met hernemen van de normale activiteiten. Onze bemoedigende bevindingen
worden bevestigd door onderzoeksgroepen in de Verenigde Staten van Amerika en in Japan.
Immuuntherapie is intussen een vaste topic geworden op congressen met betrekking tot
hersentumoren. Patiënten uit 27 landen werden reeds verwezen naar UZ Leuven om de
immuuntherapie voor maligne glioma te bekomen.
Het onderzoekswerk bestaat uit meerdere luiken.
Via celcultuur experimenten ontdekten we dat dendritische cellen, een bepaald soort witte
bloedcellen die gekend zijn voor hun functie om het afweersysteem te stimuleren, tumorale antigenen
uit maligne glioma kunnen opnemen en de antigenen kunnen presenteren aan hun celoppervlakte om
de immuuncellen specifiek tegen het maligne glioma te kunnen stimuleren. Zo komen we tot de
ontwikkeling van een therapeutisch vaccin: we stimuleren het afweersysteem tegen de tumor. Dit
therapeutisch vaccin is verschillend van een klassiek vaccin zoals bijvoorbeeld bij mazelen, omdat in
dit laatste geval het immuunsysteem gestimuleerd wordt door het vaccin vooraleer het lichaam in
contact komt met de ziekte.
Muizen werden behandeld met dergelijke dendritische cellen die beladen werden met tumor
antigenen. We vonden dat met het vaccin ongeveer de helft van de muizen in leven bleven, wanneer
maligne glioma cellen in de hersenen werden ingespoten. In dit model hebben we vastgesteld dat er
heel wat immuuncellen deelnemen om uiteindelijk een balans te maken die de tumor al dan niet
onderdrukt. Ook het immunologisch geheugen tegenover een volgende inspuiting van tumorcellen
werd gedemonstreerd indien de muis op juiste wijze werd gevaccineerd.
Een klinische toepassing werd gestart bij patiënten met een herval van maligne glioma na de
standaardtherapie.
Stapsgewijs werd de toepassing geoptimaliseerd. Hoewel tot hiertoe nog geen enkele therapie een
lange termijn overleving heeft kunnen induceren bij deze patiënten, stellen wij vast dat ongeveer een
20% van de patiënten nu wel een onverwacht lange overleving bekomen. De therapie is bovendien niet
toxisch, veroorzaakt geen nevenwerkingen, en kan ambulant toegediend worden.
Een verdere klinische toepassing werd ontwikkeld waarbij het vaccin geïntegreerd wordt in de
multimodale standaardtherapie bij patiënten met een eerste diagnose van maligne glioma,. Ook in
deze groep patiënten vinden we een duidelijke verbetering van de prognose.
Ons onderzoeksprogramma omvat dus de volledige stap van labo ontwikkeling tot en met klinische
toepassing, en geeft aan onze universiteit en onze universitaire ziekenhuizen een nationale en
internationale uitstraling. Er is een vaste samenwerking met nagenoeg alle neuro-oncologische
centra in België zodat alle Belgische patiënten toegang hebben tot deze therapie. Patiënten uit 27
landen buiten België werden reeds verwezen naar UZ Leuven voor deze therapie.
Omdat de therapie zich in UZ Leuven uitbreidt voor andere tumoren, en omdat er een internationale
samenwerking ontstaan is, waarbij meerdere laboratoria in het buitenland onze dendritische cel
technologie willen overnemen, werd het immuuntherapie platform Leuven (www.itpl.be) opgericht.
Op deze manier wordt de nodige structuur geschapen om deze groeiende activiteit in het translationeel
klinisch wetenschappelijk onderzoek aan onze universiteit en in de andere centra van het internationaal
netwerk (HGG-IMMUNO-Group) in stand te houden.
Binnen deze structuur kan ook dienstverlening ontstaan voor het aanmaken van patiënt-specifieke
celproducten voor toepassingen in het gebied van de immunologie buiten de oncologie.
De installatie van een immuun therapeutisch platform betekent een rationele aanpak om met
minimum aan middelen een maximum van expertise ter beschikking te stellen voor een brede groep
patiënten met verschillende oncologische aandoeningen. De translatie van het labo naar de klinische
toepassing is het verst gevorderd voor patiënten met hersentumoren. Veel R&D resultaten kunnen nu
toegepast worden voor oncologische aandoeningen zoals gynaecologische tumoren.
De kosten voor de productie van een vaccinatie therapie voor een patiënt varieert tussen 17000 en
25000 € in functie van de benodigde specifieke technologieën (variabele kost) en het totaal aantal
patiënten per jaar (aandeel vaste kost). Dit staat tegenover het feit dat elke dag, maand, jaar
kwaliteitsvol leven dat gewonnen wordt door deze therapie in principe van onschatbare waarde is.
EXPERIMENTELE IMMUNOLOGIE ONDERZOEK
Volgende onderzoeken worden gevoerd dankzij de bijdragen van het Olivia Hendrickx Research Fund.
Muizen lokaal
Injectie van een muizen hersentumor cellijn in de hersenen van een muis (Tina Verschuere). Niet
alle wetenschappelijke vragen kunnen opgelost worden met celculturen. Soms zijn proefdier-modellen
noodzakelijk. In dit model kunnen we heel goed de interactie tussen de tumor en het gestimuleerde
immuunsysteem na tumorvaccinatie bestuderen, met name welke cellen allemaal een rol spelen in het
bepalen van de uiteindelijke balans tussen de tumor en de gastheer. Tina probeert een stof galectine-1
in de tumorcel uit te schakelen waardoor de tumor niet alleen gevoeliger wordt voor de
immuuntherapie, maar ook voor chemotherapie.
Isolatie van beenmerg uit de muis (Isabelle Dierckx-de-Casterlé). Om sommige kankers te
behandelen wordt beenmerg van een donor getransplanteerd. Men mikt hierbij op een “graft-versustumor” effect (het vreemde beenmerg stoot de tumor af). Het grote probleem is echter de afstoting van
het lichaam (“graft-versus-host”). Op basis van nieuwe en spannende inzichten probeert Isabelle om
een “graft-versus-tumor” effect te induceren in een muismodel voor neuroblastoma (een pediatrische
tumor die nog dikwijls niet te genezen is) zonder een “graft-versus-host” effect te hebben. Als het lukt
kunnen we dit relatief snel in klinische praktijk brengen in ons GMP laboratorium, en bekomen we
misschien betere genezingskansen voor deze kinderen. Het beenmerg wordt uit een beentje van een
muizenpootje gehaald.
FACS lokaal (Anaïs Van Hoylandt en Jochen Belmans)
Jochen bindt tumor antigenen aan nanopartikels als een nieuwe vorm van vaccinatie. Doel is dat de
nanopartikels dan de dendritische cellen in de huid bereiken en zo het immuunsysteem stimuleren. Dit
betekent dat de stap om buiten het lichaam dendritische cellen te differentiëren niet meer nodig is.
FACS toestel. Cellen hebben kenmerken aan hun oppervlakte. Antistoffen, gericht tegen deze
oppervlakte kenmerken kan je merken met een fluorescerende kleurstof. Indien de antistof bindt aan
de cel, en een laserstraal erop gericht w ordt, zal deze een afbuiging hebben door de fluorescerende
kleurstof. Zo kan men de soorten cellen en de functionele status van deze cellen bepalen.
Diepvriezen en stikstofvaten. Eiwitten kunnen langdurig bewaard worden op -80°C. Cellen kunnen
langdurig bewaard worden in vloeibare stikstof.
Laboruimte 1 (Carolien Koks, Liana Kafetzopoulou, Matthias Van Woensel en Lien
Vandenberk)
Carolien en Liana proberen om immuuntherapie op te zetten voor de dodelijke hersenstamtumor. We
gaan hierbij proberen om het effect van een antitumorale immuunreactie te combineren met het effect
van heel speciale oncolytische virussen, die specifiek tumorcellen kunnen doden.
Matthias is mee onderzoeker in het galectine-1 project samen met Tina.
Lien probeert om een bepaalde immuunonderdrukkende cel in de tumor om te buigen via celculturen
tot immuunstimulerende cellen om zo het effect van immuuntherapie te versterken.
Microscoop om tumor cellen te bekijken. In de broedstoven worden de tumor cellen en de
immuuncellen gekweekt. De broedstoof behoudt binnenin een temperatuur van 37°C en heeft een
bepaalde vochtigheidsgraad, 21% zuurstof en 5% CO2 hoeveelheid. Sommige stamcellen worden
gekweekt in broedstoven met 5% zuurstof. De culturen worden regelmatig beoordeeld aan de hand van
deze microscoop.
PCR toestel. Elke cel heeft genetisch materiaal. Dit materiaal kan men analyseren, en de hoeveelheid
ervan bepalen. Dit gebeurt via een gecontroleerde polymerase chain reactie.
Tumor verwerking. Tumoren komen uit de kliniek in het laboratorium om de witte bloedcellen te
isoleren en de karakteristieken te bestuderen.
Dendritische cellen muizen. In dit laboratorium worden ook de vaccins aangemaakt om in
muizenexperimenten te gebruiken. De dendritische cellen van de muis worden uit beenmerg
gedifferentieerd.
Laboruimte 2 (Jeroen Plessers)
Jeroen probeert de mechanismen te achterhalen hoe de MAPC (de stamcellen van Professor Dr.
Catherine Verfaillie) immuun-onderdrukkend werken.
IMMUNOTHERAPIE VACCIN
Dankzij de bijdragen van het Olivia Hendrickx Research Fund kunnen de vaccins betaald worden voor
de behandeling van de patiënten.
GMP ruimte voor productie van het vaccin
Dit laboratorium is geopend in juli 2010 als GMP (Good Manufacturing Practice) labo voor de
aanmaak van de tumor vaccinaties voor klinisch gebruik.
Er zijn 2 clean rooms klasse C/B met Laminair Airflow kasten klasse A, afgescheiden door een dubbel
sas. Er is 1 klasse D preparatie ruimte voor het aangeven van materialen via een pass box.
Bewaring
•
•
•
•
Vloeibare stikstof vat
Diepvries -80°C
Diepvries -20°C
Koelkast
ELUTRA toestel: Dendritische cellen worden gedifferentieerd vanuit monocyten. Om de monocyten
te isoleren kan men de adherentiemethode gebruiken (deze cellen kleven op de bodem van een
cultuurfles), of kan men de elutra methode gebruiken (een scheiding op basis van cel grootte en
densiteit door centrifugatie tegenin een flow).
Invriestoestel: cellen kan men in vloeibare stikstof bewaren. Hiertoe moeten de cellen opgelost
worden in speciale vloeistoffen, en langzaam en gecontroleerd ingevroren worden.
Microscoop om dendritische cellen te evalueren.
Deze toestellen werden door het Olivia Hendrickx Research Fund aangekocht. Een laatste aankoop is
het diepvries toestel.