Linda Borst

De ontwikkeling van immunotherapie, waarbij het eigen immuunsysteem wordt gestimuleerd om tumorcellen aan te vallen, heeft geleid tot ongekende verbeteringen in kankerbehandelingen. Met name immunotherapie waarbij antilichamen worden gebruikt die afweerremmende moleculen zoals CTLA-4 en PD-1 en PD-L1, ook wel checkpoints genoemd, blokkeren zijn uitermate effectief gebleken. Ondanks de sterke respons bij een subgroep van patiënten die werden behandeld met dergelijke immuun checkpoint blokkers (ICB), reageert een aanzienlijk deel van de patiënten niet op deze therapieën.

Een voorwaarde voor een goede reactie op ICB is onder meer een reeds bestaand T-cel infiltraat in de tumor waarbij met name de tumordodende CD8 T-cellen reactief zijn tegen de tumor. CD8 T-cellen herkennen de tumor als lichaamsvreemd op basis van veranderingen in de presentatie van stukjes eiwit door de klassieke HLA (Humaan leukocytenantigenen) moleculen die zich bevinden op de oppervlakte van tumorcellen. Deze lichaamsvreemde stukjes eiwit, ook wel antigenen genoemd, kunnen bijvoorbeeld ontstaan door mutaties in het DNA van de tumor. Hoe meer mutaties er in het DNA van de tumor hebben plaatsgevonden, hoe groter de kans dat er tumorantigenen aan de T-cellen kunnen worden gepresenteerd door de HLA moleculen op de tumorcellen en hoe groter dan ook de kans dat de tumor zal worden herkend. Tumoren met veel mutaties en veel T-cellen die die mutaties herkennen worden ook wel “hete” tumoren genoemd. Bovendien zorgt het cytokine IFN-y afkomstig van de actieve T-cellen voor een verhoogde expressie van de HLA moleculen, waardoor dit ook verder bijdraagt aan de herkenning van de tumor door de T-cellen en het elimineren daarvan.

Om te voorkomen dat de afweerreactie schade geeft aan gezonde weefsels wordt deze gereguleerd, bijvoorbeeld via expressie van afweerremmende moleculen zoals de checkpoints PD-1 en CTLA-4, op T-cellen. De tumorcellen maken misbruik van dit systeem door de liganden van deze checkpoints op het oppervlak te tonen waardoor de activiteit van tumor-reactieve T-cellen geremd wordt in de tumoromgeving. Daarom worden hete tumoren met reeds aanwezige T-cellen vaak gekenmerkt als tumoren die mogelijk reageren op ICB. Tumoren waarbij weinig T-cellen de tumor herkennen reageren in het algemeen niet of nauwelijks op ICB. Maar ook tumoren die aanvankelijk wel reageerden op ICB kunnen uiteindelijk toch nog ontsnappen aan het immuunsysteem. Dit kan onder andere komen doordat T-cellen andere remmende checkpoints aan het oppervlak tonen dan waartegen de ICB gericht is.

In dit proefschrift is één van deze andere remmende checkpoints onderzocht. Het betreft de expressie van de afweerremmende receptor NKG2A, welke tot expressie komt op het oppervlak van actieve CD8 T-cellen. Deze receptor kan binden aan het niet-klassieke HLA klasse I-molecuul HLA-E, in de muis Qa-1 genaamd.

In hoofdstuk 1 en 2 wordt een inleiding gegeven over de ontwikkeling van immunotherapie bij kanker en specifiek het gebruik van monoklonale antilichamen tegen checkpoints. Verder hebben we de literatuur over HLA-E, de muis homoloog Qa-1 en de inhiberende receptor NKG2A beoordeeld in de context van kankerimmuniteit.

In hoofdstuk 3 bestudeerden we de expressie van NKG2A in relatie tot andere bekende remmende receptoren die betrokken zijn bij de afweer tegen kanker en een doelwit vormen voor immunotherapie. We laten zien dat NKG2A, vergelijkbaar met TIMP, pas laat op CD8 T-cellen tot expressie komt ten opzichte van onder andere PD-1. De expressie van NKG2A is met name afhankelijk van herhaalde stimulatie van de T-cel receptor. We laten ook zien dat de expressie van NKG2A gerelateerd is aan de deling van de T-cellen, dat T-cellen die NKG2A tot expressie brengen een cytotoxisch profiel hebben en een genetisch programma geactiveerd hebben welke wordt geassocieerd met T-cellen die in weefsels verblijven. De expressie van NKG2A wordt versterkt door TGF-β, een vaak in tumoren aanwezig cytokine die gekoppeld is aan onderdrukking van het afweersysteem.

In hoofdstuk 4 hebben we gebruik gemaakt van tumormuismodellen waarbij de tumor-reactieve T-cellen werden geactiveerd door kankervaccins. Deze activatie leidde tot de verhoogde expressie van NKG2A op T-cellen en Qa-1 op tumorcellen, met als resultaat een verminderde werking van de T-cellen. Door infusie van NKG2A-blokkerende antilichamen of door Qa-1 genetisch te verwijderen in tumorcellijnen, worden de negatieve signalen die de T-cellen krijgen als Qa-1 bindt aan NKG2A verbroken. We laten zien dat de verbreking van het negatieve effect van NKG2A de potentie van kankervaccins verbetert, wat resulteert in sterkere tumorregressies, langere progressievrije overleving en meer genezingen.

In hoofdstuk 5 evalueerden we het effect van Qa-1 op het tumorinfiltraat. Afwezigheid van Qa-1 op tumorcellen resulteerde in meer CD8 T-cellen in de tumor en een betere reactie op immunotherapie. De aan- of afwezige expressie van Qa-1 op andere cellen dan tumorcellen had geen effect op de reactie op immunotherapie. Ook onderzochten we of de expressie van Qa-1 het klinisch effect van andere typen kankertherapie kon beïnvloeden. Bij chemotherapie met cisplatin had Qa-1 op tumorcellen een subtiel negatief effect. De impact van radiotherapie op tumorgroei bleek juist af te hangen van de op tumorcellen tot expressie gebrachte Qa-1, wat waarschijnlijk onafhankelijk is van NKG2A.

Samengevat hebben we laten zien dat NKG2A laat tot expressie komt op geactiveerde CD8 T-cellen en dat deze expressie afhankelijk is van herhaalde stimulatie. Verder worden T-cellen die NKG2A tot expressie brengen geassocieerd met cellen die in deling zijn, in weefsels verblijven en een cytotoxisch profiel hebben. Gezamenlijk onderbouwen deze resultaten waarom NKG2A een succesvol doelwit is voor ICB. Met name in combinatie met kankervaccins en met andere ICB's, maar mogelijk ook in combinatie met andere immunotherapieën die zich richten op CD8 T-cel tumorinfiltratie.