Facilitation of CD4 + CD25 + regulatory T-cell function in transplantation

Facilitation of CD4 + CD25 + regulatory T-cell function in transplantation

Part of the work presented in this thesis was supported by the Roche Organ Transplant Research Foundation (rotrf 903539494) and the Dutch Kidney Foundation (C05-2106) Financial support for the publication of this thesis was kindly provided by: Nierstichting Nederland Nederlandse Transplantatie Vereniging Wyeth Pharmaceuticals Novartis Pharma B.V.

Facilitation of CD4 + CD25 + regulatory T-cell function in transplantation Een wetenschappelijke proeve op het gebied van de Medische Wetenschappen proefschrift ter verkrijging van de graad van doctor aan de Radboud Universiteit Nijmegen op gezag van de rector magnificus prof. mr. S.C.J.J. Kortmann volgens besluit van het College van Decanen in het openbaar te verdedigen op donderdag 24 mei 2007 om 13.30 uur precies door Jeroen Johannes Antonius Coenen geboren op 11 oktober 1976 te Nijmegen

Promotor: Co-promotores: Manuscriptcommisie: Prof.dr. B.E. de Pauw Dr. I. Joosten Dr. L.B. Hilbrands Prof. dr. P.L. van Riel Prof. dr. G.J. Adema Prof. dr. F.H.J. Claas isbn 978-90-9021751-2 2007 J.J.A. Coenen Cover design: Krijn ontwerp, Nijmegen, The Netherlands Interior design: Peter Tychon, Wychen, The Netherlands Printed by drukkerij Thieme, Nijmegen, The Netherlands

Table of contents Chapter 1 General introduction 7 Chapter 2 Tolerizing effects of co-stimulation blockade rest on functional dominance of CD4 + CD25 + regulatory T-cells 33 Chapter 3 CTLA-4 engagement and regulatory CD4 + CD25 + T-cells independently control CD8 + - mediated responses under costimulation blockade 57 Chapter 4 Allogeneic stimulation of naturally occurring CD4 + CD25 + T cells induces strong regulatory capacity with increased donor-reactivity 81 Chapter 5 Rapamycin, and not Cyclosporin A, preserves the highly suppressive CD27 + subset of human CD4 + CD25 + regulatory T cells 99 Chapter 6 Rapamycin, not Cyclosporine A, permits thymic generation and peripheral preservation of CD4 + CD25 + FoxP3 + T-cells 119 Chapter 7 Summary and Discussion 139 Samenvatting 153 Dankwoord 157 Curriculum Vitae 158 List of Publications 159 5

Aan Frans & Iris

chapter 1 General introduction

You are reading a preview. Would you like to access the full-text? Access full-text

nederlandse samenvatting vlak. De regulatoire T-cellen die CD27 tot expressie brengen zijn cellen met een extra krachtige suppressieve capaciteit. Regulatoire T-cellen waarbij CD27 niet aanwezig is laten een sterkere groeicapaciteit zien. De immuno-suppressiva die tegenwoordig in de kliniek gebruikt worden hebben een remmend effect op T-cel activatie en T-cel deling in het algemeen. In hoofdstuk 5 hebben we daarom onderzocht of deze medicijnen ook de activatie en deling van de regulatoire T-cellen negatief beïnvloeden. Cyclosporine en rapamycine zijn twee van deze medicijnen en werden met elkaar vergeleken vanwege hun verschillende werkingsmechanismen. Uit onze bevindingen komt naar voren dat het gebruik van cyclosporine of rapamycine de werking van regulatoire T-cellen niet verstoort. Het blijkt wel dat het gebruik van rapamycine de aanwezigheid van regulatoire T-cellen met CD27 toelaat, terwijl het gebruik van cyclosporine resulteert in een relatieve vermindering van deze cellen. Dit kan consequenties hebben voor het ontstaan van transplantatie tolerantie. De signalen die door rapamycine en cyclosporine geblokkeerd worden in de T-cellen zijn ook van belang in de ontwikkeling van T-cellen in de thymus. Bovendien zorgen dezelfde signalen ook voor het gehandhaafd blijven van de populatie regulatoire T-cellen in bloed en in de perifere lymfoïde organen zoals milt en lymfknopen. In hoofdstuk 6 hebben we onderzocht hoe door het op verschillende manieren blokkeren van deze signalen door cyclosporine en rapamycine het onstaan van regulatoire T-cellen in de thymus en de handhaving van deze cellen in de perifere lymfoïde organen verstoord wordt. Rapamycine laat het ontstaan van deze regulatoire T-cellen in de thymus toe en zorgt voor een betere handhaving van deze cellen in de perifere lymfoïde organen. Cyclosporine blokkeert de ontwikkeling van regulatoire T-cellen in de thymus en vermindert de aanwezigheid van regulatoire T-cellen in bloed, milt en lymfknopen. Verschillende immunosuppressiva kunnen dus op uiteenlopende wijze de regulatoire T-cel populatie beinvloeden. In hoofdstuk 7 wordt tot slot een beschouwing van de in dit proefschrift behandelde onderwerpen gegeven. Het verschuiven van de balans tussen agressieve alloreactieve T-cellen en regulatoire T-cellen ten gunste van regulatoire T-cellen draagt bij aan het induceren van transplantatie tolerantie. Regulatoire T-cellen kunnen geactiveerd worden door transplantie antigenen en kunnen bij toepassing van de juiste immuunsuppressie gespaard blijven. Hopelijk draagt het aanwenden van dit lichaamseigen beschermingsmechanisme in de toekomst bij aan de vermijding van afstoting van getransplanteerde organen en daarmee aan een betere kwaliteit van leven van de ontvangers. 156

Dankwoord Ik wil iedereen van de ABTI bedanken. Het is een geweldige tijd geweest. Enkele personen wil ik in het bijzonder noemen. Luuk Hilbrands en Irma Joosten, mijn dank voor jullie manier van begeleiden. Met plezier heb ik samen met jullie dit stuk werk in elkaar gezet. Naast de wijsheid verzameld in dit proefschrift, wil ik jullie ook bedanken voor relativerende levenswijsheden, waaronder de frasen Je wordt er nooit dommer van (Luuk) en Jeroen, het dak zou kunnen instorten (Irma) als ik weer eens beren op de weg zag. Esther van Rijssen wil ik hier bewierroken. Esther, je bent een geweldige steun geweest en we vormden naar mijn gevoel samen een goed team. Mijn dank is groot voor de bijzondere inzet en betrokkenheid die je altijd had. Een betere analist kon ik me niet wensen op dit project. Hans, Arnold en Peter, jullie hebben menig productief uurtje gekost met grappen maken, maar intellectuele kruisbestuiving krijg je ook niet voor niks. Hans, de CD4 + CD25 + cells deden het dus toch. Bedankt voor je steun en feedback. Mijn dank voor het kweeklab, Jos, Ronald, Bram, Esther, Jorieke, Diana en Ellen voor jullie bijdrage aan een goede tijd. Dit project heeft ook kunnen draaien door de inzet van Chris, André en Paul: bedankt. Mijn dank gaat uit naar Louis voor de mab s, het Centraal Dieren Laboratorium voor hun dierexperimentele ondersteuning, het CHL, TIL en Nefrologie voor tips, discussie, mab s en noodvoorraden. Ben de Pauw dank ik voor zijn steun aan dit onderzoek. Tot slot een apart woord voor mijn familie en vrienden. Ook aan hen mijn dank voor hun steun, betrokkenheid en alle interesse. Bas verdient mijn dank voor de omslag. Familie Hendriks: bedankt. Familie Krijn & Bruinen: bedankt. In het bijzonder dank ik Frans en Iris, zonder wie ik niet zo ver gekomen was. En een woord van dank voor mijn lieve Marloes, met wie ik nog veel verder wil komen. Jeroen Coenen, mei 2007 157

Curriculum Vitae Jeroen Coenen, de auteur van dit proefschrift is geboren in 1976 te Nijmegen, als de zoon van Margriet Knoop en Antoon (Toon) Coenen. Het VWO diploma werd behaald in 1994 waarna hij begon met de studie Medische Biologie aan de Universiteit van Amsterdam. Na een overstap naar de KU Nijmegen in 1996 werd het doctoraal Medische Biologie in 2000 behaald met als specialisaties haematologie onder begeleiding van Jules Meijerink en cellulaire dierfysiologie onder begeleiding van Niels Cornelisse. Aansluitend begon hij als junior onderzoeker op de Afdeling Bloedtransfusie en Transplantatie Immunologie (ABTI) in samenwerking met de afdeling Nefrologie van het Radboud Universiteit Nijmegen Medisch Centrum (RUNMC) onder supervisie van Dr. Irma Joosten en Dr. Luuk Hilbrands. Op deze afdeling werd onderzoek gedaan naar regulatoire T-cellen in de context van orgaantransplantatie, zoals beschreven in dit proefschrift. Na een korte periode in een project van de afdeling Medische Microbiologie van het RUNMC werkt hij momenteel als Scientific Editor op de afdeling vaccinontwikkeling van Intervet BV. 158

List of publications Coenen JJ, Koenen HJ, Rijssen EV, Kasran A, Boon L, Hilbrands LB et al. Rapamycin, not Cyclosporine A, permits thymic generation and peripheral preservation of CD4+CD25+FoxP3+ T-cells. Bone Marrow Transplantation. Advanced online publication March 12, 2007. Coenen JJ, Koenen HJ, Emmer PM, Rijssen EV, Hilbrands LB, Joosten I. Allogeneic stimulation of naturally occurring CD4+CD25+ T cells induces strong regulatory capacity with increased donor-reactivity. Transplant Immunology. In press. 2007. Coenen JJ, Koenen HJ, van RE, Hilbrands LB, Joosten I. Rapamycin, and not cyclosporin A, preserves the highly suppressive CD27+ subset of human CD4+CD25+ regulatory T cells. Blood. 2006;107:1018-1023. Coenen JJ, Koenen HJ, Rijssen EV, Joosten I, Hilbrands LB. CTLA-4 engagement and regulatory CD4+CD25+ T-cells independently control CD8+mediated responses under costimulation blockade. Journal of Immunology 176; 9, 5240-5246. 5-1-2006. Coenen JJ, Koenen HJ, van Rijssen E, Hilbrands LB, Joosten I. Tolerizing Effects of Co-stimulation Blockade Rest on Functional Dominance of CD4+CD25+ Regulatory T Cells. Transplantation. 2005;79:147-156. Cornelisse LN, Deumens R, Coenen JJ, Roubos EW, Gielen CCAM, Ypey DL et al. Sauvagine regulates Ca 2+ oscillations and electrical membrane activity of melanotrope cells of Xenopus Laevis. Journal of Endocrinology 14, 778-787. 2007. 159

Stellingen behorende bij het proefschrift Facilitation of CD4 + CD25 + regulatory T-cell function in transplantation 1. Gerichte blokkade van costimulatoire signalen draagt bij aan een gunstige balans tussen effector T-cellen en regulatoire T-cellen. Dit proefschrift 2. Activatie van regulatoire T-cellen is een intrinsiek deel van de cellulaire respons tegen transplantatie-antigenen. Dit proefschrift 3. De keuze van de juiste immunosuppressie kan een belangrijke bijdrage leveren aan het ontwikkelen van transplantatie tolerantie. Dit proefschrift 4. Het manipuleren van de regulatoire T-cel functie zal een essentieel element gaan uitmaken van een breed spectrum aan immunotherapieën. 5. Nothing in biology makes sense except in the light of evolution. Theodosius Dobzhansky (1900-1973) 6. What we observe is not nature itself, but nature exposed to our method of questioning. Werner Heisenberg (1901-1976) 7. In een kenniseconomie dient men spaarzaam met het wetenschappelijke kapitaal om te gaan. 8. Voor de gemiddelde Nederlander is de kans om een orgaantransplantatie te moeten ondergaan nog altijd vele malen groter dan de kans om slachtoffer te worden van een terreuraanslag. 9. Op de fiets naar je werk kunnen gaan is een luxe. 10. Ook vroeger was vroeger alles beter. Jeroen JA Coenen, mei 2007