Nieuwe methode gebruikt nanodeeltjes om uitgeputte immuuncellen te herprogrammeren

Een nieuw onderzoek onder leiding van Prof. Mira Barda-Saad en haar onderzoeksteam aan de Goodman Faculty of Life Sciences aan de Bar-Ilan University heeft een nieuwe methode onthuld om natural killer (NK) cellen te verjongen in de strijd tegen kanker. Het onderzoek, gepubliceerd op de cover van Het EMBO-tijdschriftpakt een belangrijke uitdaging aan in de kankerimmunotherapie: uitputting van NK-cellen.

Natural killer-cellen, een belangrijk onderdeel van het immuunsysteem, zijn cruciaal voor het identificeren en vernietigen van kanker- en viruscellen. De afgelopen jaren is het landschap van kankerbehandeling getransformeerd door de opkomst van immunotherapeutische strategieën, zoals de Chimeric Antigen Receptor (CAR)-benadering. Deze methode omvat het extraheren van patiëntcellen, het genetisch modificeren ervan in een laboratorium om hun vermogen om kankercellen te bestrijden te verbeteren en het vervolgens opnieuw inbrengen ervan in het lichaam.

Onlangs werd echter ontdekt dat de lymfocyten, T-cellen of NK-cellen, inclusief “gemanipuleerde” NK-cellen, vermoeid kunnen raken door het voortdurend bestrijden van tumoren en vervolgens hun functie kunnen verliezen. Om dit proces te omzeilen, identificeerde het onderzoeksteam van Prof. Barda-Saad de onderliggende oorzaken van NK-celdisfunctie en ontwikkelde een nieuwe oplossing met behulp van nanodeeltjes om de vitaliteit van deze cellen direct in de patiënt te herstellen.

Deze nanodeeltjes kunnen negatieve regulatoren aanpakken en uitschakelen en herstellen de activiteit van NK-cellen direct in het lichaam van de patiënt. Hierdoor is er geen celextractie en genetische modificatie nodig.

NK-celdisfunctie kan op twee manieren optreden:

1. Tijdens de training ondergaan ze een trainingsproces in het immuunsysteem. Als dit proces verstoord wordt, kan dit leiden tot NK-cellen die niet goed functioneren.
2. In de tumormicro-omgeving worden NK-cellen voortdurend gestimuleerd wanneer ze een tumor tegenkomen.

Als deze stimulatie overmatig en langdurig is, kan dit leiden tot “uitputting”, waarbij de NK-cellen minder effectief worden in het bestrijden van kanker. In essentie kan disfunctie van NK-cellen ontstaan ​​door ongepaste signalen die ze ontvangen tijdens hun ontwikkeling (gedefinieerd als “anergie”) of door de zware omstandigheden waarmee ze worden geconfronteerd tijdens het bestrijden van tumoren (gedefinieerd als “uitputting”). Beide NK-populaties – “anergisch” en “uitputting” – zijn disfunctioneel en deze disfunctionele processen zijn tot nu toe niet grondig gekarakteriseerd.

De groep van prof. Barda-Saad analyseerde anerge en uitgeputte NK-cellen uit zowel hun trainingsfase als de tumormicro-omgeving, en ontdekte dat ze op dezelfde manier disfunctioneel zijn. Ze identificeerden twee belangrijke factoren die bijdragen aan deze disfunctie: het enzym DGK alfa en de transcriptiefactor Egr2.

Experimenten in driedimensionale weefselkweek en in-vivo muizenmodellen hebben aangetoond dat nanodeeltjes, die fungeren als platform voor medicijnafgifte, de disfunctionele natural killer-celpopulatie kunnen herprogrammeren. Nadat de onderzoeksgroep nanodeeltjes introduceerde die de twee negatieve regulatoren tot zwijgen brachten, keerden de killercellen terug naar hun normale functie en doodden ze kankercellen efficiënt.

Deze veelbelovende bevindingen, verkregen in diermodellen met agressieve alvleesklierkanker, kunnen de weg vrijmaken voor de ontwikkeling van zeer effectieve behandelingen tegen solide tumoren met behulp van een immunotherapeutische strategie. Dit biedt hoop aan patiënten en professionals in het veld.