Tregs in de schijnwerpers

We hebben enkele immunosuppressieve mechanismen ontdekt die een fundamentele rol spelen bij de remming van de antitumorale reacties van het immuunsysteem, aldus prof. Sophie Lucas (voorzitster de Duve Instituut, UCL) en dat is een enorme stap voorwaarts geweest voor immunotherapie bij kanker. Eén van die immunosuppressieve mechanismen betreft de T-lymfocyten die het immuunsysteem regelen. De CTLA-4- en de PD-1-receptoren zorgen ervoor dat het immuunsysteem niet op hol slaat (wat anders zou kunnen leiden tot auto-immuunziekten). Bij kanker verloopt het echter minder goed. De 'rempedaal' wordt te sterk ingeduwd zodat de T-lymfocyten in groten getale geïnactiveerd worden en de tumorcellen niet vernietigen. Een ander immunosuppressief mechanisme stoelt op twee enzymen, namelijk indoleamine-2,3-dioxygenase (IDO1) en tryptofaan-2,3-dioxygenase (TDO2). Die enzymen worden geproduceerd door de tumorcellen zelf of door antigeenpresenterende myeloïde cellen. Ze breken tryptofaan af en verlagen zo de concentratie tryptofaan in de micro-omgeving van de tumor. T-lymfocyten kunnen zich niet goed vermenigvuldigen als ze te weinig tryptofaan bevatten. Van de bovenvermelde targets werden antagonisten ontwikkeld. CTLA-4-antagonisten en PD-1-antagonisten hebben hun werkzaamheid al ruimschoots bewezen. Met monoklonale antistoffen tegen PD-1 kan tot 50% van de patiënten met een gemetastaseerd melanoom worden genezen. Met een combinatie van een CTLA-4-antagonist en een PD-1-antagonist bedraagt het responspercentage 60-70%, maar die combinatietherapie veroorzaakt veel ernstigere auto-immune bijwerkingen dan een monotherapie. "We hebben geleerd hoe we die bijwerkingen beter kunnen controleren", zegt Sophie Lucas. "Verrassend en bijzonder interessant is dat de antitumorale effecten aanhouden, zelfs als de behandeling moet worden stopgezet. Dankzij het immunologische geheugen van de gereactiveerde CD8+ T-lymfocyten houdt de antitumorale respons soms zeer lang aan." Prof. Lucas en haar team onderzoeken sinds 2004 een immunosuppressief mechanisme dat gebaseerd is op cellen van het immuunsysteem die gespecialiseerd zijn in immunosuppressie: de regulerende T-cellen (Tregs), een subtype van de CD4+ T-lymfocyten. De meeste CD4+ T-cellen zijn effectorcellen. Ze produceren interferon-gamma en andere cytokines en bestrijden zo pathogene kiemen. De Tregs, goed voor 5-10% van het totale aantal CD4+ T-lymfocyten, hebben een andere taak: ze houden de immunologische tolerantie in stand door de activiteit van de CD4+ en van de CD8+ effector-T-cellen te blokkeren. Die immunosuppressieve werking is meestal goed en verhindert het optreden van auto-immuunziekten, maar blijkt schadelijk te zijn bij kanker. Ze belemmert immers ook de antitumorale activiteit die T-lymfocyten van nature uit of dankzij immunotherapie aan de dag leggen. Hoe werken de Tregs? De vorsers van het de Duve Instituut hebben in 2019 ontdekt dat humane Tregs de actieve vorm van Transforming Growth Factor ß1 (TGF-ß1) produceren na stimulering van de T-celreceptor door een antigeen (1). TGF-ß1 is een cytokine met een sterke immunosuppressieve werking. "Onze groep heeft een transmembraneus eiwit, GARP, ontdekt dat Tregs in staat stelt om inactief TGF-ß1 aan hun oppervlak te presenteren, maar ook om actief TGF-ß1 te produceren", zegt Sophie Lucas (2). GARP volstaat echter niet om de actieve cytokine af te geven in de micro-omgeving van de tumor, waar ze een paracriene werking uitoefent. In 2017 heeft de Brusselse groep in het tijdschrift PNAS een artikel gepubliceerd (3), waarin ze de ontbrekende schakel beschrijven: de interventie van een integrine, αVß8. In 2013 heeft diezelfde groep een muriene monoklonale antistof tegen GARP-TGF-ß1-complexen gemaakt, die de productie van actief TGF-ß1 door humane Tregs blokkeert (4). In samenwerking met het biotechnologische bedrijf argenx hebben ze dan een tweede, zeer vergelijkbare monoklonale antistof (tegen GARP-TGF-ß1-complexen) gecreëerd, die in tegenstelling tot de eerste wel bij de mens zou kunnen worden gebruikt dankzij een proces van humanisering van antistoffen, dat argenx goed onder de knie heeft. In 2018 zijn het team van Sophie Lucas en dat van Savvas Savvides, hoogleraar aan de Universiteit van Gent, erin geslaagd door middel van X-straalkristallografie de driedimensionale structuur van het eiwitcomplex van GARP en latente TGF-ß1 en van de monoklonale antistof die ze in 2013 hadden ontwikkeld, te ontrafelen. "De antistof kleeft aan het complex dat wordt gevormd door GARP en latente TGF-ß1. Ze vormt een lijm, die de constructie in stand houdt zodat andere stoffen zoals het actieve deel van TGF-ß1 niet wordt vrijgegeven als de integrine αVß8 aan de structuur trekt. Daardoor kan de immunosuppressieve boodschap van TGF-ß1 niet worden doorgegeven". Nu wordt een nieuwe stap gezet met de fase 1-studie van de firma AbbVie, dat in augustus 2018 de licentie voor de bovenvermelde antistof tegen GARP-TGF-ß1 van argenx heeft gekregen. Het betreft een multicentrische, internationale studie, waar ook de UCL aan zullen deelnemen en waarin patiënten met een hepatocellulair carcinoom, een drievoudig negatieve borstkanker, een urotheelcarcinoom, pancreaskanker of hoofd- en halskanker zullen worden behandeld met een combinatie van een PD-1-antagonist en de antistof tegen GARP-TGF-ß1 van argenx. Die klinische studie is op touw gezet in aansluiting op de recente experimentele resultaten van de vorsers van het de Duve Instituut (6). Maar voor de anti-GARP-TGF-ß1-antistof bij de mens kon worden uitgetest, moest ze eerst worden onderzocht bij immunocompetente proefdieren met een tumor. Daarvoor werd bij 'gewone', dus niet-immunodeficiënte muizen experimenteel een tumor opgewekt door subcutane injectie van syngene tumorcellijnen. "De monoklonale antistof die wij hebben ontwikkeld met argenx, kan bij muizen niet worden gebruikt. Ze bindt zich immers enkel aan humane GARP-TGF-ß1-complexen", onderstreept Sophie Lucas. "We hebben daarom andere antistoffen moeten synthetiseren die wel muriene GARP-TGF-ß1-complexen herkennen." Na injectie bij muizen met een tumor richten die nieuwe antistoffen zich tegen de Tregs, maar ze blijken niet in staat te zijn de efficiëntie van de antitumorale reacties van het immuunsysteem op te krikken. De vorsers hebben wel kunnen aantonen dat het aantal muizen waarbij de tumor werd afgestoten, tweemaal hoger was na toediening van een combinatie van een anti-GARP-TGF-ß1-antistof en een PD-1-antagonist dan na toediening van enkel een PD-1-antagonist. Dat werd vastgesteld in meerdere modellen van primaire tumoren bij muizen en met name bij modellen van colonkanker. Blijkbaar werken anti-GARP-TGF-ß1-antistoffen in op de Tregs: ze blokkeren tijdelijk de functies van de Tregs, maar doen ze niet afsterven. Dat is zo zowel bij toediening van anti-GARP-TGF-ß1-antistoffen alleen als bij combinatie met een PD-1-antagonist. Vandaar de hoop dat een combinatie van een PD-1-antagonist en een anti-GARP-TGF-ß1-antistof minder toxisch zou zijn dan de andere monoklonale antistoffen die worden gebruikt bij immunotherapie voor kanker, waarvan sommige zoals ipilimumab, een CTLA-4-antagonist , vermoedelijk wel de Tregs doen afsterven. "We hebben inderdaad verschillende muriene anti-GARP-TGF-ß1-antistoffen getest. Sommige doodden de cellen waaraan ze zich bonden, en andere niet. Die tweede groep antistoffen was even effectief als de eerste. Dat bevestigt dat we de Tregs niet hoeven uit te roeien, maar dat het volstaat ze tijdelijk te verlammen." Bij knock-outmuizen waarvan de Tregs geen GARP meer hadden, bleken de anti-GARP-TGF-ß1-antistoffen niet meer te werken. "Daardoor zijn we er zeker van dat de antistoffen wel degelijk gericht zijn tegen de Tregs, althans bij muizen. Daarmee was de cirkel rond", commentarieert de onderzoekster. Niet bij alle kankers zien we een infiltratie van Tregs. Daarom zou het beter zijn klinische studies uit te voeren bij patiënten met een bewezen infiltratie van Tregs in de tumor. Vandaar dan weer het belang van biomarkers. Bij onderzoek van humane melanomen heeft de groep van Sophie Lucas aanwezigheid van Tregs in een derde van de stalen vastgesteld, meer bepaald in biopten van gemetastaseerde melanomen waarin al veel andere T-lymfocyten zaten. Met andere woorden, een eventuele antitumorale T-celrespons wordt waarschijnlijk pas secundair onderdrukt door Tregs. "Het heeft dan ook geen zin onze anti-GARP-TGF-ß1-antistoffen te gebruiken bij koude tumoren, maar wel bij warme tumoren die door een groot aantal mutaties tal van antigenen bevatten die kunnen worden herkend door de CD8+ T-lymfocyten die al in de tumor zitten, maar die worden geblokkeerd door Tregs", denkt Sophie Lucas. Bij muizen is het immuunsysteem bij toediening van een anti-GARP-TGF-ß1-antistof en een PD-1-antagonist niet op hol geslagen of toch zeker niet in die mate dat soortgelijke geneesmiddelen niet bij de mens zouden kunnen worden gebruikt. "Maar dat sluit echter de mogelijkheid van ernstige toxiciteit bij de mens niet uit". De fase 1-studie van de firma AbbVie zal er ons meer over leren. Professor Lucas stelt haar hoop in een combinatie van GARP-TGF-ß1-antagonisten, PD-1-antagonisten en therapeutische vaccins.