Nieuw inzicht in gedrag immuuncellen biedt kansen voor kankerbehandeling
Een internationale groep wetenschappers heeft ontdekt dat bepaalde cellen van ons immuunsysteem – de zogenaamde T-cellen – onderling communiceren en als een team samenwerken: om een infectie te bestrijden stimuleren ze elkaars groei, maar tegelijkertijd remmen ze elkaar af wanneer er een overschot aan T-cellen dreigt. En dat inzicht biedt nieuwe mogelijkheden voor de behandeling van kanker. Publicatie in Immunity.
Samen sta je sterker
Het onderzoek werd geleid door Jan Rohr, onderzoeker bij het Center for Chronic Immunodeficiency van het University Medical Center Freiburg. Vanuit het Leiden Academic Centre for Drug Research werkten universitair docent Joost Beltman en postdoc Margriet Palm mee aan de publicatie. Beltman: ‘We hebben gekeken naar T-cellen, een bepaalde type immuuncel. In plaats van dat deze cellen autonoom handelen als individu blijken ze samen te werken als een team. En dat is cruciaal voor een gezond immuunsysteem.’ Voor het bestrijden van een infectie is het namelijk noodzakelijk dat er genoeg immuuncellen zijn. Maar meer betekent niet altijd beter: een teveel aan immuuncellen zorgt voor schade aan gezond weefsel in ons lichaam.
‘We hebben ontdekt dat T-cellen elkaar kunnen waarnemen en met elkaar communiceren’
Communiceren kun je leren
Om die reden werken T-cellen slim samen. Maar voor een succesvolle samenwerking is communicatie nodig. ‘We hebben ontdekt dat deze cellen elkaar kunnen waarnemen en met elkaar communiceren,’ zegt Beltman. ‘Bij een infectie geven niet alleen andere celtypes signalen aan T-cellen om zich te vermenigvuldigen, maar geven T-cellen die ook aan elkaar.’ Alleen hoe weten de cellen wanneer ze moeten stoppen met groeien? ‘Naarmate er meer T-cellen zijn, verandert de inhoud van de boodschap die de cellen aan elkaar sturen. Daardoor stopt een cel met zich vermenigvuldigen en zo reguleert het systeem zichzelf.’
Kansen voor kankertherapie
Dit inzicht werpt nieuw licht op immuuntherapie bij kanker. Tumoren beschermen zichzelf door het immuunsysteem te onderdrukken. Bij bepaalde therapieën worden T-cellen bij een patiënt afgenomen, aangesterkt en vermenigvuldigd, om ze vervolgens terug te geven aan de patiënt. In principe worden grote hoeveelheden T-cellen teruggeplaatst voor een zo groot mogelijk effect. ‘Het is mogelijk dat herhaalde dosissen van een kleine hoeveelheid T-cellen effectiever zijn in het bestrijden van tumorcellen dan één hoge dosis. Wellicht schakelen de cellen elkaar dan niet uit, wat bij een hoge dosis een risico is,’ legt Beltman uit. ‘Maar de mate waarin dit nieuwe inzicht kan helpen om huidige immuuntherapieën te verbeteren, moet verder onderzocht worden.’
Van cellen in het lab naar een computermodel
In Freiburg onderzocht het team van onderzoeksleider Rohr immuuncellen in het lab met behulp van een microscopische time-lapse en genetische analyses. Vervolgens gebruikten Beltman en Palm de ontdekte mechanismen om een computermodel te maken die de interacties tussen cellen beschrijft. Zo toonden ze het kwantitatieve verband aan tussen de groeistimulerende en -remmende signalen die T-cellen aan elkaar sturen en de hoeveelheid T-cellen over de tijd. ‘Hiermee is het mogelijk om op basis van de signalen te voorspellen hoeveel T-cellen er actief zijn,’ vertelt Beltman. Tot slot werden de mechanismen in diermodellen getest. ‘Deze verschillende manieren van onderzoek vulden elkaar goed aan en ondersteunden elkaar,’ aldus Rohr.
Publicatie
Simon Zenke, Margriet M. Palm, Julia Braun... Ton N. Schumacher, Joost B. Beltman en Jan C. Rohr. Immunity (2020). Quorum Regulation via Nested Antagonistic Feedback Circuits Mediated by the Receptors CD28 and CTLA-4 Confers Robustness to T Cell Population Dynamics.
Afbeelding: T-cellen die met elkaar communiceren. Celmembranen zijn gekleurd in rood, celkernen in blauw en CTLA-4 moleculen in groen. (© Immunity)
Tekst: Bryce Benda (Universiteit Leiden) & University Medical Center Freiburg