Winnie Vos

Het immuunsysteem bestaat uit een groot netwerk van organen, weefsels, immuuncellen en eiwitten die de gastheer beschermen tegen schadelijke pathogenen, waaronder bacteriën, virussen, schimmels en parasieten. Daarnaast kan het immuunsysteem kwaadaardige cellen herkennen en elimineren en kan het weefselherstel ondersteunen. Hoofdstuk 1 biedt een uitgebreide introductie over het immuunsysteem en de rol ervan in inflammatoire ziektes, met name atherosclerose. Atherosclerose, ook wel slagaderverkalking genoemd, is een chronische ontstekingsziekte waarbij de slagaders vernauwen door de ophoping van plaque in de vaatwanden. Deze plaque bestaat uit een mengsel van vetten, immuuncellen en bindweefsel. De ophoping van plaque vernauwt de slagaders en beperkt de bloedstroom, wat het risico op een hartinfarct of herseninfarct vergroot.

In dit proefschrift wordt onderzocht of immuuncheckpoints, die de ontstekingsreactie reguleren, gebruikt kunnen worden als therapie voor verschillende preklinische inflammatoire ziekten.

Hoofdstuk 2 onderzoekt drie verschillende E3-ubiquitine-ligases – CBL-B, Itch, en GRAIL – als potentiële doelwitten voor immunotherapie bij de behandeling van atherosclerose. E3-ubiquitine-ligases zijn enzymen die de afbraak van eiwitten reguleren en cruciaal zijn voor verschillende cellulaire processen, waaronder ontstekingsreacties. Het hoofdstuk toont aan dat verschillende E3-ubiquitine-ligases betrokken zijn bij de ontstekingsreacties die plaatsvinden bij atherosclerose. Dit biedt mogelijkheden voor nieuwe therapeutische strategieën. Door E3-ubiquitine-ligases te moduleren, kunnen immuunreacties nauwkeurig worden afgestemd. Dit kan helpen om zowel de progressie van plaques te verlagen als bestaande plaques te stabiliseren, waardoor het risico op hart- en vaatziekten afneemt.

In hoofdstuk 3 worden de effecten van het verwijderen van de E3-ubiquitine-ligase Casitas B-lineage lymphoma-b (CBL-B) in T-cellen op de ontwikkeling van atherosclerose in muizen bestudeerd. Deze studie toont aan dat het verwijderen van CBL-B in T-cellen atherosclerose vermindert. Echter, deze verwijdering van CBL-B leidt ook tot een toename van het aantal T-cellen in atherosclerotische plaques, evenals een verhoogde systemische T-celactivatie. Dit geeft aan dat hoewel het verwijderen van CBL-B de voortgang van atherosclerose kan beperken, het tegelijkertijd een actievere immuunrespons bevordert. Dit roept vragen op over de complexe rol van CBL-B in de regulatie van ontstekingsreacties, en wat het uiteindelijke effect hiervan zal zijn op atherosclerose.

De CD40/CD40L signaleringsroute in immuuncellen is een belangrijk mechanisme in het lichaam dat een sleutelrol speelt bij het ontstaan en verergeren van atherosclerose. CD40 is een co-stimulerend immuuncheckpoint-eiwit dat voorkomt op verschillende celtypen die betrokken zijn bij atherosclerose. Dit zijn onder andere endotheelcellen, gladde spiercellen en immuuncellen zoals macrofagen. CD40L, voornamelijk aanwezig op geactiveerde T-cellen en bloedplaatjes, bindt aan CD40 en initieert een cascade van pro-inflammatoire signalen die bijdragen aan plaquevorming en instabiliteit. Hoewel CD40L vaak wordt beschouwd als uitsluitend de initiator voor CD40 signalering, toont hoofdstuk 4 aan dat CD40L ook een omgekeerd signaal terug naar de cel kan sturen en op deze manier de activatie van T-cellen kan beïnvloeden. Daarnaast wordt er een nieuwe bindingspartner voor CD40L geïdentificeerd: het eiwit ‘receptor for activated C kinase 1’ (RACK1). Ook wordt aangetoond dat CD40L signalering belangrijk is voor de polarisatie van CD4+ T-cellen naar een pro-inflammatoir T-helper 1-fenotype.

Immuuncheckpointremmers verbeteren het vermogen van het immuunsysteem om tumoren te bestrijden doordat ze co-inhibitoire immuuncheckpoint-eiwitten blokkeren die normaal gesproken de ontstekingsreactie verminderen. Dit helpt het immuunsysteem om kwaadaardige cellen effectiever te herkennen en te elimineren. Hoewel immuuncheckpointremmers de behandeling van kanker enorm hebben verbeterd, kunnen ze ook onbedoelde effecten hebben op de cardiovasculaire gezondheid. Door het immuunsysteem te activeren, kunnen immuuncheckpointremmers de ontstekingsreactie versterken. Deze verhoogde ontstekingsreactie kan de plaquevorming versnellen en plaque instabiliteit verergeren, waardoor het risico op hartinfarcten en herseninfarcten verhoogt. In hoofdstuk 5 wordt een systematische review en meta-analyse gepresenteerd om de effecten van de modulatie van immuuncheckpoint-eiwitten op de progressie van atherosclerose in preklinische studies te evalueren. De resultaten tonen aan dat remming van co-inhiberende immuuncheckpoint-eiwitten atherosclerose versnelt, mogelijk door een toename van T-celinfiltratie in de plaques. Deze observatie biedt inzicht in het verhoogde risico op hart- en vaatziekten dat wordt waargenomen bij patiënten met kanker die worden behandeld met immuuncheckpointremmers.

Hoewel immuuncheckpointremmers opmerkelijk succesvol zijn gebleken bij verschillende vormen van kanker, is hun effectiviteit niet altijd toereikend en bereiken veel patiënten geen volledige of blijvende respons. Daarom worden strategieën onderzocht om de effectiviteit van immuuncheckpointremmers te verbeteren, met als doel deze barrières te overwinnen en de resultaten voor een breder scala aan patiënten te optimaliseren. In hoofdstuk 6 wordt de combinatie van immuuncheckpointremmers met statines onderzocht. Statines worden vaak voorgeschreven voor cholesterolverlaging om het risico op hart- en vaatziekten te verminderen. Preklinische studies wijzen erop dat statines de effectiviteit van immuuncheckpointremmers bij kankerbehandeling kunnen vergroten, hoewel degelijke klinische onderzoeken nog ontbreken. Gezien de bewezen veiligheid en de brede beschikbaarheid van statines, vormen zij een veelbelovende en toegankelijke strategie om de effectiviteit van immuuncheckpointremmers in kankertherapie te vergroten.

Het aanpakken van macrofaagontsteking bij atherosclerose is een belangrijke therapeutische strategie die gericht is op het verminderen van de chronische ontstekingsreactie die plaquevorming en plaque progressie veroorzaakt. Macrofagen zijn belangrijk in het ontstekingsproces in de plaque doordat ze cytokinen en andere pro-inflammatoire moleculen afgeven. Het beheersen van de macrofaag-gedreven ontsteking kan helpen plaques te stabiliseren. Een veelbelovende strategie is het blokkeren van de CD40-TRAF-signaalroute. CD40, een belangrijk co-stimulerend immuuncheckpoint op macrofagen, werkt samen met TRAF, een adaptereiwit, om ontstekingssignalen te versterken. Door een kleine molecuulremmer te ontwikkelen die specifiek de CD40-TRAF-interactie blokkeert (TRAFstop), wordt macrofaagactivatie en de daardoor veroorzaakte ontstekingsreactie verminderd, zonder dat het gehele immuunsysteem wordt onderdrukt. Bij Apoe-/- muizen die behandeld werden met TRAFstop is met succes de progressie van atherosclerose verminderd, terwijl bijwerkingen tot een minimum zijn beperkt. In hoofdstuk 7 wordt TRAFstop verder ontwikkeld in een diermodel dat dichter bij de mens staat, het hypercholesterolemisch varken. De eerste data toont dat deze varkens atherosclerose ontwikkelen, maar verder onderzoek zal uitwijzen of TRAFstop de progressie van atherosclerose effectief vermindert.

Secundaire hemofagocytaire lymfohistiocytose (sHLH) is een ernstige, acute ontstekingsziekte die wordt gekenmerkt door een overweldigende immuunrespons, wat leidt tot overmatige activatie van immuuncellen, met name macrofagen en T-cellen. Deze hyperactivatie resulteert in de ongecontroleerde afgifte van ontstekingscytokinen, wat leidt tot weefselschade, meervoudig orgaanfalen, en uiteindelijk de dood. sHLH kan ontstaan als het gevolg van infecties, maligniteiten of auto-immuunziekten en presenteert zich vaak met symptomen zoals koorts, vergroting van de lever of milt en cytopenieën. Hoofdstuk 8 beschrijft een literatuurreview en een pilotstudie waarin het co-stimulerende immuuncheckpoint CD40 wordt onderzocht in verband met sHLH. De eerste resultaten tonen aan dat CD40 knock-out muizen met sHLH verlaagde niveaus van verschillende serumcytokinen hebben. Deze resultaten onderstrepen de noodzaak voor verder onderzoek naar de rol van CD40 in sHLH en het potentieel van CD40-gerichte therapieën. TRAFstop komt naar voren als een veelbelovende therapeutische optie die zich specifiek op de activatie van macrofagen richt om de cytokinenstorm geassocieerd met sHLH te verminderen. Deze gerichte aanpak kan een effectievere en specifiekere behandeling bieden, wat mogelijk de uitkomsten voor patiënten met deze levensbedreigende aandoening verbetert.

Hoofdstuk 9 biedt een algemene discussie over de bevindingen van deze thesis. De resultaten worden samengevat en in een bredere context geplaatst. Daarnaast wordt gekeken naar de toekomst en het verdere onderzoek dat nodig is voordat immuuncheckpoint-eiwitten als therapeutische strategie voor de behandeling van inflammatoire ziekten gebruikt kunnen worden.

AUTHOR CONTRIBUTIONS

Chapter 2: TS wrote the first draft of the manuscript. TS, KP, and WV wrote the sections of the manuscript. All authors contributed to manuscript revision, read, and approved the submitted version.

Chapter 3: WV, TS, and EL designed the experiments and wrote the original manuscript. MdW and LAB helped editing the manuscript. WV, BvO, MdT, LB, CvR, CvT, KN, and LAB performed experiments, analysed the data and/or interpreted the data for the manuscript. BM and MB provided resources. CW, DA, EL, TS obtained funding. All authors contributed to manuscript revision, read, and approved the submitted version.

Chapter 4: BvO, WV, MdW, and EL designed the experiments. BvO and EL wrote the original manuscript. WV, LAB, CvT, MH, and MdW helped editing the manuscript. BvO, WV, LAB, CvT, MdT, LB, MA, and MH performed experiments, analysed the data and/or interpreted the data for the manuscript. EL obtained funding. All authors contributed to manuscript revision, read, and approved the submitted version.

Chapter 5: AS, WV, TS, and NvE conceptualized the study and wrote the original manuscript. AS and WV performed systematic review and meta-analysis. LAB, KD, PK, NH, JK, EL, and HvL provided input and revised the manuscript. All authors contributed to manuscript revision, read, and approved the submitted version.

Chapter 6: TS wrote the first draft of the manuscript. WV wrote sections of the manuscript. All authors contributed to manuscript revision, read, and approved the submitted version.

Chapter 7: WV, JW, EL designed the experiments. MtLH, JBiG, LAB, MdT, TS, BvO, LB, KW, OS, KvG, MM, LvdZvV, MvL performed experiments, analysed the data and/or interpreted the data for the manuscript. TS and DD provided input in the experimental design. EL obtained funding.

Chapter 8: WV and TS designed the experiments and wrote the original manuscript. RS, MG, LAB performed experiments, analysed the data and/or interpreted the data for the manuscript. EvH wrote sections of the literature review. MdW provided input for the experimental setup and manuscript. TS obtained funding.