Ingebouwde lichtschakelaar laat CAR T-cellen op commando immuunmodulatoren produceren

Delen via:

Ondanks successen bij hematologische kankers zijn de resultaten van CAR T-celtherapie bij solide tumoren tot nu toe matig. Pogingen om de effecten te vergroten door systemische toediening van immuunmodulatoren lijken te stranden op ongewenste toxiciteit. De onderzoeksgroep van de biomedisch ingenieur Gabe Kwong werkt in het Amerikaanse Georgia Institute of Technology aan een methode om in CAR T-cellen de expressie van relevante gen-constructen te controleren met temperatuurgevoelige moleculaire schakelaars. In muizen gaf een combinatie van intraveneuze toegediende gouddeeltjes en lokale bestraling met nabij-infrarood licht de juiste hoeveelheid warmte. CAR T-cellen werden zo binnen het tumorweefsel op een veilige wijze aangezet tot productie van eiwitten die de natural killer cell-activiteit verhoogden en daarmee de effectiviteit van de CAR T-celtherapie verbeterden.1

Eén belangrijke reden waarom chimeric antigen receptor (CAR) T-celtherapie niet goed zou functioneren in solide tumoren is de onderdrukking van de immuunresponsen door de micro-omgeving van de tumorcellen. Oplossingen worden gezocht in systemische toediening van krachtige immuunstimulerende middelen, zoals cytokines, antilichamen tegen checkpointremming (anti-PD1 en -PDL1) en zogeheten bispecific T cell engagers (BiTE’s: bispecifieke antilichamen die de T-cellen in contact brengen met andere cellen, bijvoorbeeld natural killer (NK)-cellen). Het probleem is dat deze immuunmodulatoren niet alleen aangrijpen op de CAR T-cellen: hun toxiciteit in gezonde weefsels stelt strenge grenzen aan de toepasbare doseringen en dus aan de effectiviteit. Om dit probleem te omzeilen, worden CAR T-cellen gefabriceerd die zelf deze immuunmodulerende stoffen produceren: de CAR’s worden bewapend met genen die coderen voor producten als interleukine-12, voor eiwitten gericht tegen PD-1, of voor BiTE’s. Maar ze produceren die eiwitten natuurlijk ook buiten het tumorweefsel. De groep van Kwong heeft gewerkt aan een techniek met een (foto)thermische schakelaar: lokale bestraling met nabij-infrarood licht geeft ter plaatse een temperatuurverhoging tot 40-42ºC. Dit activeert dan in CAR T-cellen de expressie van ingebrachte genen die coderen voor NK-cel (en CD8+-cel) stimulerend interleukine-15 met verhoogde effectiviteit (IL-15SA) en een NK-cel BiTE (NKG2DL), zonder schade te doen aan gezonde weefsels of aan de T-cellen zelf.

Complex construct

Beneden 45ºC induceert hyperthermie onder andere de tegen cellulaire stress beschermende heat-shockeiwitten (HSP’s). Eerst treedt trimerisatie op van de temperatuurgevoelige transcriptiefactor heat shock factor 1 (HSF1), die dan vervolgens kan binden aan de heat-shockelementen (HSE’s) in de buurt van de promotors van genen die coderen voor HSP’s. Deze HSE’s reageren overigens niet alleen op warmte, maar via weer andere routes bijvoorbeeld ook op hypoxie, zware metalen en mechanische druk. De eerste uitdaging van het team was het construeren van een moleculaire schakelaar die vrijwel uitsluitend reageert op de juiste warmte, en dus niet op hypoxie of cadmium. Dat lukte door gewoon een hele serie (tot 7) HSE’s achter elkaar te plakken. Terugbracht beneden 40ºC schakelde de IL-15SA- en NKG2DL-productie in de T-cellen weer keurig uit. Als warmtebron werd licht met een nabij-infrarode (NIR) golflengte gebruikt. In vitro kon worden aangetoond dat 15-30 minuten verwarming van geconstrueerde T-cellen een 60-voudige verhoging opleverde van genexpressies, zonder schadelijk invloed op de delingsactiviteit, migratie en cytotoxiciteit van de cellen zelf. Geïnspireerd door het principe van gefractioneerde stralingsdosis in radiotherapie werd continue blootstelling vergeleken met dezelfde hoeveelheid NIR-licht pulsgewijs gegeven. Dat laatste leverde niet alleen een veel hogere genexpressie op, het verhoogde ook de overleving van de T-cellen aanzienlijk.

Muizenmodelen

De volgende stap was de proef op de som in een muizenmodel: immuundeficiëntie muizen met onderhuids groeiende CD19-positieve of (als controle) CD19-negatieve humane lymfoblastcellijnen en toediening van CAR T-cellen gericht tegen CD19. Om deze tumoren op de juiste temperatuur te krijgen, werd gebruikgemaakt van de bij fotothermale therapie toegepaste gold nanorods (AuNR’s): bacterievormige minuscule gouddeeltje met als eigenschap dat ze, na aanstraling door NIR-laserlicht, warmte uitstralen naar hun omgeving. Deze AuNR’s worden 1-2 dagen van tevoren intraveneus toegediend, blijven relatief lang circuleren en hopen zich op in het vaatbed van tumorweefsels.

In het tumormodel hadden αCD19-CAR T-cellen met temperatuurgevoelige IL-15SA weliswaar een significant effect op tumorgroei, maar na NIR-belichting bleek dit effect nog veel groter. Dit kon worden bevestigd in immuuncompetente muizen met B16-F10 melanomen. Het gunstige effect van thermisch controle van de BiTE werd aangetoond in immuundeficiëntie muizen met tumoren uit humane borstkankercellijnen.

Toch zijn er nog de nodige hobbels waar het gaat om klinische toepassing. NIR-licht is eigenlijk alleen maar geschikt bij oppervlakkige tumoren en bovendien is de omzetting in de juiste temperatuur nu afhankelijk van de AuNR’s. De auteurs zijn daarom van plan hun verdere onderzoek te richten op de mogelijkheden van gericht ultrageluid, waarmee door andere groepen met succes wordt geëxperimenteerd. Verder is het maar de vraag of deze benadering ook enig effect heeft op uitzaaiingen. De auteurs menen dat ze vooral soelaas kan bieden bij gelokaliseerde primaire tumoren, zoals glioblastomen en hoofdhalstumoren.

Referentie

  1. Miller IC, Zamat A, Sun L-K, et al. Enhanced intratumoural activity of CAR T cells engineered to produce immunomodulators under photothermal control. Nature Biomed Eng. 2021;5:1348-59.

Sociaaleconomische verschillen beïnvloeden overleving bij kanker

nov 2024

Lees meer over Sociaaleconomische verschillen beïnvloeden overleving bij kanker

Voedingsstatus bij patiënten met AML tijdens intensieve chemotherapie

nov 2024 | Leukemie, MDS

Lees meer over Voedingsstatus bij patiënten met AML tijdens intensieve chemotherapie

Europese studie met in huis geproduceerde CAR T-cellen

nov 2024

Lees meer over Europese studie met in huis geproduceerde CAR T-cellen

Fase I-studie wijst op doorbraak in behandeling grootcellig B-cellymfoom

nov 2024

Lees meer over Fase I-studie wijst op doorbraak in behandeling grootcellig B-cellymfoom

Prestigieuze Early-Career award voor onderzoek naar transfusies bij te vroeg geboren baby's

nov 2024

Lees meer over Prestigieuze Early-Career award voor onderzoek naar transfusies bij te vroeg geboren baby's

Efanesoctocog alfa als profylaxe bij kinderen met ernstige hemofilie A

nov 2024 | Benigne hematologie

Lees meer over Efanesoctocog alfa als profylaxe bij kinderen met ernstige hemofilie A

Hematologie in beeld

3 nov 2020

Lees meer over Hematologie in beeld

VTE & Kanker: tijd voor een nieuwe aanpak?

20 nov 2018 om 20:30

Lees meer over VTE & Kanker: tijd voor een nieuwe aanpak?

E-learning flow cytometry immunophenotyping in cutaneous T-cell lymphoma

Lymfoom

Lees meer over E-learning flow cytometry immunophenotyping in cutaneous T-cell lymphoma

Hematoloog op Schiermonnikoog - ASH in Nederland

zondag 8 dec 2024 t/m woensdag 11 dec 2024 | Benigne hematologie, Leukemie, Lymfoom, MDS, MM, MPN, Stamceltransplantatie

Lees meer over Hematoloog op Schiermonnikoog - ASH in Nederland

EAHAD in ORANJE 2025

donderdag 6 feb 2025 van 18:00 tot 21:45

Lees meer over EAHAD in ORANJE 2025

Groen EHA 2025

donderdag 12 jun 2025 t/m zondag 15 jun 2025 | Benigne hematologie, Leukemie, Lymfoom, MDS, MM, MPN, Stamceltransplantatie

Lees meer over Groen EHA 2025

Omgaan met remmers vraagt structurele aanpak

okt 2024 | Benigne hematologie

Lees meer over Omgaan met remmers vraagt structurele aanpak

Seksuele gezondheid bespreken blijkt lastig in de praktijk

okt 2024 | Benigne hematologie

Lees meer over Seksuele gezondheid bespreken blijkt lastig in de praktijk

Hemofiliebehandeling nog steeds in de lift

okt 2024 | Benigne hematologie

Lees meer over Hemofiliebehandeling nog steeds in de lift

Nog veel unmet needs op het gebied van hemofilie

okt 2024 | Benigne hematologie

Lees meer over Nog veel unmet needs op het gebied van hemofilie

Gewrichtsschade voorkomen bij mensen met hemofilie cruciaal

okt 2024 | Benigne hematologie

Lees meer over Gewrichtsschade voorkomen bij mensen met hemofilie cruciaal

Vrouwen en bloedingsziekten behoeven bijzondere aandacht

okt 2024 | Benigne hematologie

Lees meer over Vrouwen en bloedingsziekten behoeven bijzondere aandacht

Mentale gezondheid bij hemofilie moet niet onderschat worden

okt 2024 | Benigne hematologie

Lees meer over Mentale gezondheid bij hemofilie moet niet onderschat worden

Seksualiteit onmisbaar onderdeel van de zorg rond hemofilie

okt 2024 | Benigne hematologie

Lees meer over Seksualiteit onmisbaar onderdeel van de zorg rond hemofilie

Fysiotherapie en beweging belangrijk voor alle hemofiliepatiënten

okt 2024 | Benigne hematologie

Lees meer over Fysiotherapie en beweging belangrijk voor alle hemofiliepatiënten

Multidisciplinaire podcastserie: CMV-infectie;
Diagnostiek en management na transplantatie

jun 2024 | Niertransplantatie, Stamceltransplantatie, Virale infecties

Lees meer over Multidisciplinaire podcastserie: CMV-infectie;
Diagnostiek en management na transplantatie

De behandeling van AML, bekeken vanuit de verpleegkundig specialist

okt 2020

Lees meer over De behandeling van AML, bekeken vanuit de verpleegkundig specialist

AML-Podcastserie

jul 2020

Lees meer over AML-Podcastserie

Stamceltransplantatie bij AML

apr 2020 | Transplantatie

Lees meer over Stamceltransplantatie bij AML

AML-behandeling in de perifere setting

apr 2020

Lees meer over AML-behandeling in de perifere setting

Diagnose en testen bij FLT3+ AML

jan 2020 | Leukemie

Lees meer over Diagnose en testen bij FLT3+ AML

MedNet Hematologie special CAR T

nov 2024

Lees meer over MedNet Hematologie special CAR T

MedNet Hematologie 2024-05

okt 2024

Lees meer over MedNet Hematologie 2024-05

MedNet Hematologie 2024-04

aug 2024

Lees meer over MedNet Hematologie 2024-04

MedNet Hematologie 2024-03

jun 2024

Lees meer over MedNet Hematologie 2024-03

MedNet Hematologie 2024-02

apr 2024

Lees meer over MedNet Hematologie 2024-02

MedNet Hematologie 2024-01

feb 2024

Lees meer over MedNet Hematologie 2024-01

MedNet Hematologie 2023-06

dec 2023

Lees meer over MedNet Hematologie 2023-06

MedNet Hematologie 2023-05

okt 2023

Lees meer over MedNet Hematologie 2023-05

MedNet Hematologie 2023-04

aug 2023

Lees meer over MedNet Hematologie 2023-04