Het immuunsysteem beïnvloeden met nanobolletjes
Liposomen – nanobolletjes die bestaan uit vetachtige moleculen – zijn veelbelovend voor vaccinaties. Bio-farmaceutisch wetenschapper Naomi Benne ontdekte dat je de immuunreactie in diermodellen kan sturen door de lading van deze liposomen te veranderen. Op 8 september verdedigde ze succesvol haar proefschrift, waarin ze mogelijke behandelingen van kanker en aderverkalking verkent.
Kanker en atherosclerose
Kanker en aderverkalking (atherosclerose) zijn de twee voornaamste doodsoorzaken in het Westen. Atherosclerose is daarbij de belangrijkste onderliggende aandoening van hart- en vaatziekten. Hun extreem hoge sterftecijfer is niet het enige dat deze ziekten gemeen hebben. Beide aandoeningen beïnvloeden namelijk het immuunsysteem, en dan met name onze T-cellen – de waakhonden van ons immuunsysteem. Toch is er ook een belangrijk verschil: bij kanker zijn de T-cellen onvoldoende actief, terwijl ze bij atherosclerose juist overactief zijn. ‘Wij denken daarom dat beide ziekten behandeld kunnen worden met vaccins die de immuunreactie activeren of verminderen,’ zegt de kersverse doctor Naomi Benne, die werd begeleid door hoogleraren Wim Jiskoot en Johan Kuiper en universitair docent Bram Slütter.
Nanobolletjes
In haar proefschrift onderzocht Benne zogeheten liposomen. Deze nanodeeltjes zijn rond en bestaan uit grofweg dezelfde moleculen als onze celmembranen: lipiden, moleculen met een wateraantrekkende kop en een waterafstotende staart. Deze lipiden vormen een dubbele laag die een waterkern omringt. ‘Liposomen zijn eenvoudig te maken in het lab en zijn veelzijdig,’ zegt Benne. ‘In de waterkern kan je wateroplosbare stoffen kwijt – zoals eiwitten en peptides – en in de dubbele lipidenlaag stoffen die niet oplosbaar zijn in water.’ Een andere belangrijke eigenschap van liposomen is dat ons lichaam ze goed verdraagt. ‘Al met al zijn ze daardoor perfect voor het toedienen van vaccins.’
Geladen liposomen
Maar kunnen liposomen ook effectief zijn in de strijd tegen kanker en aderverkalking? Om dit uit te zoeken nam Benne bestaande antigenen (zie kader hieronder) en plaatste ze in positief en negatief geladen liposomen. Vervolgens gebruikte ze deze gevulde liposomen in diermodellen en bestudeerde ze het verschil in effect tussen de verschillende ladingen.
Een positief geladen liposoom bleek de waakhonden van ons immuunsysteem wakker te schudden. ‘We zagen een ontstekingsreactie, wat betekent dat het antigeen in de liposomen het immuunsysteem activeert, die op zijn beurt de cellen in het lichaam beginnen aan te vallen die overeenkomen met dit antigeen. Dit kan nuttig zijn voor de behandeling van kanker, omdat tumorcellen onze immuuncellen onderdrukken, zodat ze de tumor niet aanvallen. Een positief geladen liposoom met het juiste antigeen zou dit kunnen omkeren.’
Ziekteverwekker versus antigeen
Een ziekteverwekker is het virus of de bacterie die je ziek maakt, terwijl een antigeen traditioneel gezien een specifiek en uniek onderdeel is van de buitenkant van een ziekteverwekker. Zo’n antigeen kan worden gebruikt om het immuunsysteem te trainen welke cellen, bacteriën of virussen veilig zijn en welke het moet aanvallen, om op die manier ziektes te genezen. Antigenen hebben een drager nodig om de juiste plek in ons lichaam te bereiken, en daar komen liposomen in het spel.
In een bredere zin is een antigeen elke moleculaire structuur die zich kan binden aan onze antilichamen of immuuncellen en een immuunreactie kan uitlokken. Op dit concept is een kankervaccin gebaseerd: door een miniscuul stukje van aan patiënt zijn tumor te nemen en als antigen toe te dienen, wordt het immuunsysteem getraind om de tumor aan te vallen.
Een slaperige waakhond
Toen Benne hetzelfde antigeen in een negatief geladen liposoom gebruikte, ontdekte ze iets compleet anders. Het antigeen bleek de waakhonden nu juist in slaap te sussen. ‘Bij een negatief geladen liposoom zien de immuuncellen het antigeen als veilig. Dit kan nuttig zijn voor de behandeling van auto-immuunziektes zoals atherosclerose, waarbij het lichaam normale en veilige cellen of eiwitten als een gevaar ziet en ze begint aan te vallen. Met vaccins gebaseerd op negatief geladen liposomen kunnen we het immuunsysteem trainen welke cellen veilig zijn en daarmee de auto-immuunreactie omkeren.’
Gelukkig is het eenvoudig om de lading van een liposoom te veranderen, legt Benne uit. ‘Je begint gewoon met verschillende soorten lipiden als basis voor het liposoom. Het is een simpele techniek.’
Gepersonaliseerde behandeling
De resultaten zijn veelbelovend, maar Benne benadrukt dat de resultaten van diermodellen niet direct vertaalbaar zijn naar de mens. ‘In tegenstelling tot onze modellen reageren mensen anders op hetzelfde antigeen. Je moet dus per patiënt bepalen welk antigeen het beste werkt en vervolgens met behulp van liposomen dit gepersonaliseerde medicijn toedienen. Voor kanker kun je bijvoorbeeld een monster van de tumor nemen en dit als antigeen gebruiken. Hoe dan ook, ik denk dat mijn promotieonderzoek de potentie van liposomen laat zien voor de behandeling van immuungerelateerde ziekten.’
Headerafbeelding – Gekleurde scanning electron micrograph van een T-cel. © NIAID
Tekst – Bryce Benda