Cover Page The handle http://hdl.handle.net/1887/45885 holds various files of this Leiden University dissertation. Author: Kersten, K. Title: Pulling the strings on anti-cancer immunity Issue Date: 2017-02-07
Nederlandse samenvatting Nederlandse samenvatting Ondanks de recente vooruitgang in de behandeling van kanker blijft borstkanker nog altijd een van de meest voorkomende kanker-gerelateerde doodsoorzaken bij vrouwen. Het merendeel hiervan is te wijten aan de uitzaaiing van borstkanker, een proces dat nog altijd grotendeels onduidelijk is en daardoor ongeneeslijk. Daarom is het van groot belang om nieuwe therapieën te ontwikkelen die uitgezaaide borstkanker kunnen bestrijden. Tumoren bestaan niet alleen uit kankercellen. Naast deze cellen zijn ook stromale cellen zoals endotheelcellen welke bloed- en lymfevaten vormen, fibroblasten en immuuncellen aanwezig welke samen de tumor microenvironment (TME) vormen. Dit proefschrift beschrijft mijn onderzoek naar de rol van verschillende populaties immuuncellen in de ontwikkeling, groei en uitzaaiing van kanker. Recente klinische studies laten zien dat het immuunsysteem wanneer het geactiveerd wordt met immunotherapie, bijvoorbeeld met zogenaamde 'immuun checkpoint inhibitors' uitgezaaide kanker kan herkennen, aanvallen en doden. Echter, de meerderheid van de kankerpatiënten die behandeld wordt met immunotherapie reageert niet op deze behandeling. Deze observatie kan verklaard worden door de tegengestelde functies van verschillende immuuncelpopulaties in kankerprogressie en de respons op anti-kanker behandelingen. Sommige typen immuuncellen, zoals CD4 + en CD8 + T cellen en NK cellen, zijn in staat zijn om kankercellen aan te vallen en op te ruimen. Maar andere populaties, zoals macrofagen en neutrofielen, kunnen anti-kanker immuunreacties tegenwerken en de progressie van kanker bevorderen. Om de meest optimale behandeling te ontwikkelen voor patiënten met uitgezaaide kanker, moeten we meer inzicht krijgen in de processen die de delicate balans tussen pro- en anti-kanker immuunresponsen bepalen. Met de ontwikkeling van nieuwe immuunmodulerende therapieën kunnen we deze balans zodanig beïnvloeden dat het in het voordeel werkt van de anti-kanker immuniteit. Dit proefschrift beschrijft de complexe interacties tussen cellen van het aangeboren en adaptieve immuunsysteem in een muismodel voor uitgezaaide borstkanker. Daarnaast beschrijft dit proefschrift hoe we gebruik kunnen maken van conventionele chemotherapie om anti-kanker immuunresponsen te versterken in de behandeling van borstkanker. Ondanks dat de werking van veel nieuwe anti-kanker therapieën succesvol gevalideerd wordt in preklinische muismodellen, faalt de meerderheid van de fase 3 klinische studies. Deze observatie onderstreept het feit dat preklinische muismodellen slecht kunnen voorspellen hoe patiënten zullen reageren op anti-kanker therapieën. In hoofdstuk 2 stellen wij voor om genetische gemodificeerde muismodellen (GEMMs) te gebruiken in preklinische studies, omdat deze modellen veel gelijkenis vertonen met humane kanker, zowel op het niveau van kanker-intrinsieke als kanker-extrinsieke aspecten. In het bijzonder de ontwikkeling van immuunmodulerende medicijnen en combinatie therapieën zal gebaat zijn bij GEMMs, omdat deze modellen spontaan kanker ontwikkelen in de aanwezigheid van een functionerend immuunsysteem. Met behulp van de recente ontwikkelingen in genoom editing kunnen bij GEMMs genetische & 173
Appendices veranderingen in het DNA worden geïntroduceerd die kenmerkend zijn voor specifieke groepen patiënten. Met behulp van deze ontwikkelingen zullen we een beter inzicht krijgen in de complexe rol van het immuunsysteem in kankerontwikkeling, uitzaaiing en de respons op anti-kanker therapieën. In hoofdstuk 3 gebruiken we een GEMM voor invasieve borstkanker, de zogenaamde K14cre;Cdh1 F/F ;Trp53 F/F (KEP) muis, waarin we laten zien dat spontane borsttumoren een systemische ontstekingsreactie opwekken die de uitzaaiing van borstkanker bevordert. Deze ontstekingsreactie wordt gekenmerkt door de toename van immuunsuppressieve neutrofielen die de anti-kanker activiteit van CD8 + T cellen remmen, waardoor uitzaaiingen zich kunnen nestelen in verschillende organen. Deze neutrofielen worden gereguleerd door een domino-effect van immuunreacties, geactiveerd door de primaire borsttumor. Allereerst, macrofagen die aanwezig zijn in de primaire tumor produceren IL1β, een cytokine die op zijn beurt een kleine populatie γδ T cellen aanstuurt om IL17 te produceren. IL17 induceert vervolgens, via G-CSF, de toename van immunosuppressieve neutrofielen. In hoofdstuk 4 beschrijven we een aanvullende factor in dit complexe geheel. We laten zien dat het pro-inflammatoire cytokine CCL2 een belangrijke rol speelt in het starten van de hierboven beschreven ontstekingsreactie, door IL1β secretie door tumor-geassocieerde macrofagen te reguleren. Om te onderzoeken of deze bevindingen ook van toepassingen zijn in humane patiënten, hebben we een analyse gedaan van genexpressie in tumoren van borstkankerpatiënten. Vergelijkbaar met de resultaten uit het KEP muismodel, vonden we dat genexpressie van CCL2 en IL1B sterk gecorreleerd is in verschillende subtypen borstkanker, met de hoogste correlatie in macrofaag-rijke tumoren. Remming van CCL2 in KEP muizen resulteerde in verlaagde IL1β secretie door tumor-geassocieerde macrofagen, verminderde IL17 productie door γδ T cellen, verlaagde proporties neutrofielen en een verhoogde anti-kanker activiteit van CD8 + T cellen. Deze resultaten suggereren dat het remmen van neutrofielen of andere componenten van deze immuunsuppressieve ontstekingsreactie, anti-tumor immuunresponsen zal ontketenen tegen uitgezaaide borstkanker. De beschikbaarheid van middelen die specifiek deze immuunsuppressieve netwerken remmen is momenteel zeer beperkt. Een alternatief is om gebruik te maken van conventionele anti-kanker therapieën die immuunmodulerende eigenschappen hebben, zoals chemotherapie. In hoofdstuk 5 doen we het voorstel, gebaseerd op de recente literatuur, om chemotherapie te gebruiken om immuunsuppressie tegen te gaan en anti-kanker immuunreacties te bevorderen. We verwachten dat de combinatie van nauwkeurig geselecteerde chemotherapeutica en T cel-activerende immunotherapie zal leiden tot optimale anti-kanker immuunreacties en daarmee verbeterde responsen op kanker immunotherapie. In hoofdstuk 6 laten we zien dat spontane borsttumoren in het KEP muismodel geïnfiltreerd zijn met verschillende populaties T cellen, maar deze zijn niet functioneel. Deze T cellen brengen immuun checkpoint moleculen tot expressie, CTLA-4 en PD-1, die T cel activatie remmen. Het blokkeren van deze remmende signalen met immune checkpoint inhibitors had geen effect op tumorgroei, maar er was synergie 174
Nederlandse samenvatting wanneer immune checkpoint inhibitors werden gecombineerd met een specifieke chemotherapie, cisplatin. Het anti-tumor effect van deze combinatietherapie was afhankelijk van de aanwezigheid van CD8 + T cellen. Preliminaire data doet vermoeden dat cisplatin de functionaliteit van CD103 + dendritische cellen verhoogt, waardoor T cellen beter geactiveerd worden. Maar meer onderzoek is nodig om deze resultaten te bevestigen. Onze resultaten hebben belangrijke consequenties voor klinische studies, want ze laten zien dat ook niet-immunogene typen kanker, zoals borstkanker, succesvol behandeld kunnen worden met immunotherapie wanneer deze gecombineerd wordt met de juiste chemotherapeutica. Hoofdstuk 7 bevat een algemene discussie van het onderzoek beschreven in dit proefschrift en plaatst het in de context van de huidige literatuur. Daarnaast worden, op basis van dit onderzoek, voorstellen gedaan voor nieuwe anti-kanker behandelingen in de kliniek. & 175
Appendices 176