Immunogenicity evaluation of mutant peptides identified from lung cancer patients

Kanker wordt vaak beschreven als een ziekte van de eigen cellen van het lichaam die fout zijn gegaan, maar voor het immuunsysteem is het een probleem van herkenning. De defensiemacht van het lichaam, het immuunsysteem, is getraind om indringers zoals bacteriën en virussen op te sporen door te kijken naar specifieke markers op hun oppervlak. Bij een gezond persoon negeert het immuunsysteem de eigen cellen van het lichaam omdat deze de juiste "vriendelijke" markers vertonen. Wanneer cellen echter kankerachtig worden, verwerven ze vaak genetische mutaties die hun oppervlakte-markers veranderen, waardoor er nieuwe, vreemde signalen ontstaan. Deze gewijzigde signalen staan bekend als gemuteerde peptiden. Als het immuunsysteem kan leren deze gemuteerde peptiden als vreemd te herkennen, kan het een gerichte aanval uitvoeren op de tumor terwijl het gezond weefsel met rust laat. Decennialang hebben wetenschappers zich zwaar gericht op het trainen van de T-cellen van het immuunsysteem om deze markers op te sporen, waarbij ze een andere belangrijke speler grotendeels over het hoofd zagen: de B-cellen. B-cellen zijn de antilichaamfabrieken van het immuunsysteem, en hoewel ze beroemd zijn om het bestrijden van infecties, is hun rol bij het direct aanvallen van kanker minder onderzocht. Het begrijpen van hoe men zowel T-cellen als B-cellen kan activeren tegen deze specifieke kankersignalen, zou een nieuwe deur kunnen openen voor de behandeling van longkanker, een ziekte die moeilijk te genezen blijft ondanks vooruitgang in chirurgie en medicatie.

In een recente studie probeerden onderzoekers te testen of zij deze gemuteerde peptiden bij longkankerpatiënten konden identificeren en het immuunsysteem konden trainen om terug te vechten. Ze werkten met zes patiënten die een operatie hadden ondergaan om longtumoren te verwijderen. Van het tumorweefsel van één specifieke patiënt gebruikten de onderzoekers geavanceerde genetische sequencing om unieke mutaties te vinden die niet aanwezig waren in normaal weefsel. Ze richtten zich op drie specifieke mutaties gevonden in genen genaamd PLVAP, MBOAT7 en Neurofascin. Deze mutaties resulteerden in piepkleine eiwitfragmenten, of peptiden, die iets anders waren dan de normale versies die in gezonde mensen worden gevonden. De onderzoekers synthetiseerden deze gemuteerde peptiden in het laboratorium en maakten ook bijbehorende "wild-type" versies, wat de normale, niet-gemuteerde kopieën waren. Om te zien of deze gemuteerde peptiden een immuunrespons konden opwekken, namen ze bloedmonsters van de patiënten en kweekden ze speciale immuuncellen genaamd dendritische cellen. Deze dendritische cellen fungeren als boodschappers; ze eten de peptiden op en presenteren ze op hun oppervlak om andere immuuncellen te laten zien waar ze op moeten letten. Het team laadde sommige dendritische cellen met de gemuteerde peptiden en andere met de normale wild-type peptiden, en introduceerde deze vervolgens aan T-cellen en B-cellen afkomstig uit het bloed en de tumoren van de patiënten.

De resultaten toonden een duidelijk verschil tussen de respons op de gemuteerde peptiden en de normale peptiden. Wanneer de T-cellen werden blootgesteld aan de dendritische cellen die de gemuteerde peptiden presenteerden, werden ze zeer actief. Deze geactiveerde T-cellen waren in staat om de eigen kankercellen van de patiënten in het laboratorium op te zoeken en te vernietigen, terwijl T-cellen die werden blootgesteld aan de normale peptiden weinig tot geen vermogen tot doden vertoonden. Dit effect was niet beperkt tot de patiënt wier tumor de oorspronkelijke mutaties leverde. De onderzoekers ontdekten dat gemuteerde peptiden geïdentificeerd in één patiënt ook de immuuncellen van andere patiënten konden stimuleren. Zo slaagde het gemuteerde PLVAP-peptide gevonden in de eerste patiënt er bijvoorbeeld in om T-cellen van een tweede patiënt te triggeren om de eigen tumorcellen van die tweede patiënt te doden. Op dezelfde manier werkte het gemuteerde Neurofascin-peptide over verschillende patiënten heen. Dit suggereert dat deze specifieke mutaties breed gedeeld kunnen worden onder veel longkankerpatiënten, en fungeren als gemeenschappelijke doelwitten in plaats van unieke, eenmalige fouten.

De meest verrassende ontdekking in deze studie betrof de B-cellen. Hoewel het team verwachtte dat de T-cellen het zware werk zouden doen, observeerden zij dat de B-cellen, wanneer getraind met de gemuteerde peptiden, ook leerden om de kankercellen direct aan te vallen. Dit is een belangrijke bevinding omdat B-cellen doorgaans worden beschouwd als producenten van antilichamen in plaats van directe killers. In de laboratoriumexperimenten waren de B-cellen die geactiveerd werden door de gemuteerde peptiden in staat om tumorcellen te doden, een gedrag dat grotendeels werd overschaduwd door de focus op T-cellen in eerder onderzoek. Bovendien produceerden deze geactiveerde B-cellen hogere niveaus van antilichamen, specifiek IgG en IgM, vergeleken met de cellen die werden blootgesteld aan normale peptiden. Naast deze cellulaire aanval lieten de immuuncellen hoge niveaus van ontstekingssignalen vrij, zoals IFN-gamma en TNF, die de immuunrespons helpen coördineren, terwijl de afgifte van signalen die het immuunsysteem gewoonlijk kalmeren, werd verminderd. Deze verschuiving geeft aan dat de gemuteerde peptiden het immuunsysteem succesvol hebben omgeschakeld naar een staat van actieve oorlog tegen de tumor.

De studie onderzocht ook hoe deze bevindingen van toepassing kunnen zijn op de behandeling. De onderzoekers merkten op dat de gemuteerde peptiden geïdentificeerd in één patiënt schijnbaar werkten bij vijf van de zes geteste patiënten, wat suggereert dat een vaccin gebaseerd op deze gedeelde mutaties potentieel meerdere mensen kan helpen, in plaats van dat er voor elk individu een op maat gemaakt vaccin nodig is. Dit concept van een "gedeeld antigeen" is cruciaal omdat het vaccins tegen kanker praktischer en sneller produceerbaar kan maken. Het team observeerde ook dat chemotherapie-medicijnen, specifiek pemetrexed, kankercellen gevoeliger kunnen maken voor de dood door deze geactiveerde immuuncellen. Dit wijst erop dat het combineren van chemotherapie met een therapie die ontworpen is om de T-cel- en B-celresponsen te stimuleren met behulp van deze gemuteerde peptiden een krachtige strategie kan zijn. Hoewel de studie in een laboratoriumsetting werd uitgevoerd en de behandeling niet bij patiënten is getest, bieden de resultaten sterk bewijs dat deze gemuteerde peptiden immunogeen zijn, wat betekent dat ze betrouwbaar een sterke immuunrespons kunnen triggeren. Het werk legt een fundament voor toekomstige therapieën die erop gericht zijn zowel de dodende kracht van T-cellen als de directe aanvalscapaciteiten van B-cellen in te zetten om longkanker te bestrijden.