Regulation and subversion of HPV16-specific immunity in cancer patients
Piersma, S.J.
Citation
Piersma, S. J. (2010, March 4). Regulation and subversion of HPV16-specific immunity in cancer patients. Retrieved from
https://hdl.handle.net/1887/15038
Version: Corrected Publisher’s Version
License: Licence agreement concerning inclusion of doctoral thesis in the Institutional Repository of the University of Leiden
Downloaded from: https://hdl.handle.net/1887/15038
Note: To cite this publication please use the final published version (if applicable).
Nederlandse samenvatting
Rol van Humaan Papilloma Virus (HPV) bij baarmoederhalskanker
Baarmoederhalskanker is na borstkanker de meest voorkomende vorm van kanker bij vrouwen. In vrijwel alle gevallen wordt baarmoederhalskanker veroorzaakt door een virus: het Humaan Papilloma Virus (HPV). Er zijn veel verschillede typen HPV. Tot nu toe zijn meer dan honderd typen geïdentificeerd. Een klein deel van alle HPV typen (± 15) is een zogenaamde hoog-risico type. Deze hoog-risico typen kunnen verschillende vormen van kanker veroorzaken, waaronder baarmoederhalskanker. In de westerse wereld is HPV16 het meest voorkomende hoog-risico type. Besmetting met HPV16 vindt plaats via seksueel contact, het merendeel van de seksueel actieve vrouwen wordt geïnfecteerd met een hoog-risico type HPV gedurende het leven.
Het overgrote merendeel van de geïnfecteerde vrouwen is gelukkig in staat het virus binnen twee jaar op te ruimen. In de vrouwen die niet in staat zijn het virus op te ruimen (< 1%), blijft het virus aanwezig en kan het baarmoederhalskanker veroorzaken. Dit is een langzaam proces waarbij er tientallen jaren tussen infectie en de ontwikkeling van baarmoederhalskanker voorbij kunnen gaan. Tijdens dit proces kan het genetisch materiaal (DNA) van het virus zich inbouwen in het genoom van de gastheercel (cel van de baarmoederhals van de patiënt).
De HPV eiwitten E6 en E7, welke betrokken zijn bij de replicatie van het virus, komen dan verhoogd tot expressie. Deze eiwitten veroorzaken ongeremde deling van cellen van de baarmoederhals en veroorzaken zo baarmoederhalskanker. Zowel E6 als E7 zijn aanwezig in elke tumorcel. Omdat het afweersysteem (immuunsysteem) deze HPV eiwitten als lichaamsvreemd kan herkennen, vormen E6 en E7 een goed aangrijpingspunt voor de immuuntherapie bij baarmoederhalskanker.
Verworven immuunrespons tegen HPV
Het immuunsysteem bestaat uit veel verschillende typen cellen. Daarvan zijn veel in het bloed en worden ook witte bloedcellen genoemd. Het immuunsysteem omvat de aangeboren en verworven immuunrespons. De verworven immuunrespons is na activatie in staat virussen en andere ziekteverwekkers op een effectieve manier te verwijderen uit het lichaam. Hierbij zijn twee onderdelen van de verworven immuunrespons belangrijk: de humorale respons en de cellulaire respons.
Bij de humorale respons zijn antistoffen (antilichamen) verantwoordelijk voor neutralisatie van virussen en andere indringers. Deze antilichamen worden gemaakt door B-cellen en herkennen specifieke oppervlaktestructuren op ziekteverwekkers.
Indien een virus een cel infecteert, kan de cellulaire respons deze cellen herkennen en opruimen.
Dit gaat als volgt: iedere cel brengt MHC klasse 1 tot expressie. Daardoor ontstaat een soort etalage waarin stukjes eiwit (peptiden) die in de cel aanwezig zijn, worden getoond. Indien een cel geïnfecteerd is door een virus, zullen ook eiwitten van dat virus getoond worden in MHC klasse 1. CD8 T-cellen (witte bloedcellen behorend tot de cellulaire immuunrespons) zijn in staat deze lichaamsvreemde peptiden in MHC klasse 1 te herkennen. Na herkenning zijn CD8 T-cellen in staat de geïnfecteerde cel te doden. Bovendien hebben CD8 T-cellen de potentie om gemuteerde tumorcellen te doden.
Om te zorgen voor een goede balans tussen de humorale en cellulaire immuunrespons, spelen CD4 T-cellen een belangrijke rol. Deze cellen herkennen peptiden welke getoond worden in MHC klasse 2. In tegenstelling tot MHC klasse 1, welke in alle cellen tot expressie komt, komt MHC klasse 2 alleen tot expressie op specifieke cellen van het immuunsysteem. CD4 T-cellen produceren signaalstoffen (cytokinen), welke in staat zijn de verschillende onderdelen van de immuunrespons op gang te brengen en op gang te houden. De cytokinen interleukine-4 (IL-4) en IL-5 spelen een belangrijke rol bij de humorale immuunrespons. De cytokinen IL-2 en interferon- gamma zijn belangrijk bij de cellulaire immuunrespons. Recentelijk is een andere groep CD4 T-cellen geïdentificeerd: de regulatoire T-cellen (Tregs). Deze Tregs zijn in staat andere cellen van het immuunsysteem te onderdrukken. Zij produceren tevens het cytokine IL-10, welke de immuunrespons kan remmen. Over Tregs is verder nog relatief weinig bekend.
Verschillende vaccinatiestrategieën tegen baarmoederhalskanker
Onlangs is een vaccin tegen HPV opgenomen in het rijksvaccinatie programma. Dit vaccin richt zich tegen één van de eiwitten (L1) van zowel HPV16 als HPV18. L1 vormt een onderdeel van de buitenkant van HPV. Na vaccinatie wordt L1 herkend op HPV, waardoor HPV wordt opgeruimd.
Patiënten die reeds geïnfecteerd zijn met HPV is L1 niet aanwezig op de tumorcel. Daarom zal vaccinatie na infectie L1 niet kunnen herkennen en de tumor niet kunnen opruimen. Hierdoor werkt dit vaccin alleen beschermend (profylactisch).
In Leiden wordt gewerkt aan een therapeutisch vaccin. Dit vaccin bestaat uit peptiden van zowel E6 als E7 van HPV16. Aangezien deze eiwitten in tegenstelling tot L1, wel aanwezig zijn in tumorcellen in patiënten met baarmoederhalskanker, heeft dit vaccin een therapeutische werking.
Het therapeutisch vaccin heeft als doel patiënten die baarmoederhalskanker hebben of ontwikkelen, van de ziekte te genezen. Mogelijkerwijs heeft dit vaccin ook een profylactische werking, maar dit dient onderzocht te worden.
Dit proefschrift
Eerder onderzoek heeft aangetoond dat in ongeveer 70% van gezonde mensen T-cel responsen tegen HPV eiwitten detecteerbaar zijn. De aanwezigheid van deze T-cel responsen is een aanwijzing
104 |
voor eerdere infectie met HPV. In ongeveer de helft van de patiënten met baarmoederhalskanker zijn ook T-cel responsen specifiek voor HPV detecteerbaar. In tegenstelling tot gezonde mensen, gaan de HPV-specifieke T-cel responsen in patiënten niet gepaard met immuun-activerende cytokinen.
Het is niet bekend wat de exacte typering van deze T-cel respons is. Bovendien is het onbekend of HPV-specifieke T-cellen aanwezig zijn in de tumor en diens afvoerende lymfeknopen (reservoir van B- en T-cellen). Het doel van dit promotieonderzoek was om de lokale immuunrespons van patiënten die baarmoederhalskanker hebben of ontwikkelen, in kaart te brengen.
Om inzicht te krijgen in het type en aantal T-cellen die infiltreren in de tumoren van patiënten met baarmoederhalskanker, werd gebruik gemaakt van immunofluorescentie (hoofdstuk 2). In een groep patiënten werden tumoren gekleurd voor CD4 en CD8 T-cellen. Bovendien werd er gekleurd voor FOXP3, wat de beste indicator is voor Tregs. De patiënten werden ingedeeld aan de hand van het aantal metastasen (uitzaaiingen) in lymfeknopen. Dit aantal is een maat voor de prognose. Uit de data bleek dat patiënten met meer CD8 T-cel infiltratie, een betere prognose hadden. Bovendien hadden patiënten met veel CD4+FOXP3+ T-cellen ten opzichte van CD8+
T-cellen een slechtere prognose dan patiënten die in verhouding weinig CD4+FOXP3+ T-cellen hadden. Dit suggereerde dat CD4+FOXP3+ T-cellen in de tumor nadelige effecten hadden op de prognose van deze patiënten.
De specificiteit van infiltrerende T-cellen kan helaas niet worden bestudeerd met behulp van immunofluorescentie. Om de specificiteit te bestuderen, werden T-cellijnen uit tumorbiopten en lymfknopen gekweekt buiten het lichaam (in vitro) (hoofdstuk 3). Reactiviteit tegen HPV16 E6 en E7 en HPV18 E6 en E7 werd getest met behulp van synthetische peptiden en recombinante eiwitten. In ongeveer de helft van de patiënten werd een T-cel respons gemeten tegen HPV16 of HPV18. Het type T-cel respons correspondeerde met het type HPV dat baarmoederhalskanker veroorzaakte in de desbetreffende patiënt. De HPV-specifieke T-cellijnen waren zowel van het CD4 als CD8 subtype en waren gericht tegen een breed scala aan peptiden van zowel E6 als E7.
Opvallend was dat de CD4 T-cellen voornamelijk MHC klasse 2 subtypes herkenden die over het algemeen het minst aanwezig zijn in tumoren van baarmoederhalskanker.
Uit de data van hoofdstuk 2 bleek dat infiltrerende CD4+ T-cellen de prognose van patiënten negatief beïnvloedden. Dit is overeenkomstig met de gedachte dat er Tregs aanwezig zijn in baarmoederhals tumoren, die de immuunrespons onderdrukken. Met behulp van een functionele test werd in hoofdstuk 4.1 aangetoond dat een deel van de HPV-specifieke T-cellen daadwerkelijk Tregs waren. Zowel een deel van de FOXP3+ als FOXP3- T-cellen bleek Treg te zijn. Diepgaande analyse toonde aan dat de onderdrukkende capaciteit van deze Tregs afhankelijk was van stimulatie met E6 peptide. Deze bevindingen laten als eerste zien dat er Tregs bestaan die gericht zijn tegen lichaamsvreemde eiwitten, zoals E6 bij HPV. In een fase 1 vaccinatiestudie is de T-cel respons onderzocht in patiënten voor en na peptidenvaccinatie (hoofdstuk 4.2). In de meeste patiënten werd voornamelijk een anti-tumor respons geactiveerd door therapeutische vaccinatie. Echter, in een aantal patiënten werd na vaccinatie ook verhoogde aantallen HPV-specifieke Tregs gevonden. Dit geeft aan dat therapeutische vaccinatie naast de positieve effecten, tevens negatieve bijwerkingen kan hebben. De toename van Tregs dient daarom in beschouwing genomen te worden bij therapeutische vaccinatiestrategieën.
Bij patiënten met baarmoederhalskanker werden wel HPV-specifieke T-cel responsen gevonden, maar deze gingen niet gepaard met immuun-activerende cytokinen. Dit bleek al aanwezig te zijn bij patiënten die baarmoederhalskanker ontwikkelen (hoofdstuk 5). Deze T-cel respons, bij patiënten met een voorstadium van baarmoederhalskanker, werd voornamelijk gevonden na chirurgische ingreep. Bestudering van de infiltrerende T-cellen in deze groep patiënten liet zien dat HPV- specifieke Tregs reeds aanwezig kunnen zijn in het voorstadium van baarmoederhalskanker.
Nederlandse samenvatting | 105
Tenslotte werd onderzocht of Tregs ook bij kortdurende virale infecties werden geïnduceerd (hoofdstuk 6). Aangezien iedereen mogelijk een chronische HPV infectie heeft, is het niet mogelijk kortdurende HPV infecties te bestuderen. In plaats daarvan is gekozen om de influenza- specifieke respons te bestuderen, aangezien dit een kortdurende infecties is. IL-10 producerende CD4 T-cellen, specifiek voor influenza M1 eiwit, werden gevonden in bloedbank donoren. Deze influenza-specifieke CD4 T-cel responsen bevatten zowel FOXP3+ als FOXP3- Tregs. Deze Tregs waren ook suppressief na stimulatie met virus-geïnfecteerde cellen. Dit onderzoek toonde aan dat virus-specifieke Tregs, als onderdeel van de normale immuunrespons, ook bij kortdurende infecties geïnduceerd worden.
Tot slot
De data van dit promotieonderzoek toont aan dat de aanwezigheid van tumor-specifieke Tregs niet alleen voorkomt in spontane tumoren, maar ook in viraal geïnduceerde tumoren zoals HPV.
Deze Tregs hebben een negatieve invloed op de prognose van patiënten met baarmoederhalskanker.
Het exacte werkingsmechanisme van Tregs is echter nog onbekend. Tevens is er nog geen uniforme indicator voor Tregs en wordt de aanwezigheid van Tregs enkel vastgesteld door middel van functionele testen. FOXP3 is momenteel de meest gebruikte indicator, maar er zijn ook Tregs die geen FOXP3 tot expressie brengen. Het meten van FOXP3 zal dus leiden tot een onderrepresentatie van het werkelijke aantal Tregs.
Tregs hebben mogelijk een nadelig effect op de werking van een therapeutisch vaccin tegen baarmoederhalskanker. Naast de gewenste activatie van een potente anti-tumor immuunrespons, kan therapeutische vaccinatie leiden tot toename van het aantal HPV-specifieke Tregs in een deel van de patiënten. Dit kan de effectiviteit van het vaccin nadelig beïnvloeden. Nader onderzoek is noodzakelijk om vast te stellen in welke mate deze Tregs de anti-tumor immuunrespons ondermijnen.
Bovendien is het van belang te ontdekken op welke wijze de Tregs na vaccinatie geïnduceerd worden.
Dit zal nieuwe inzichten opleveren om het vaccin te verbeteren.
Om aan het immuunsysteem te ontkomen, gebruiken cervixtumoren en spontane tumoren veelal vergelijkbare mechanismen, waaronder Tregs. Een succesvolle therapeutische vaccinatiestrategie bij patiënten met cervixtumoren, biedt daarom ook waardevolle toepassingsmogelijkheden bij andere vormen van kanker. Hiervoor is het echter wel noodzakelijk dat er een goed tumorantigeen bekend is, zoals het geval is voor HPV16 E6 en E7 bij baarmoederhalskanker.
