Costimulation blockade and regulatory T-cells in a non- human primate model of kidney allograft transplantation
Haanstra, K.G.
Citation
Haanstra, K. G. (2008, March 13). Costimulation blockade and regulatory T-
cells in a non-human primate model of kidney allograft transplantation.Retrieved from https://hdl.handle.net/1887/12636
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/1887/12636
Note: To cite this publication please use the final published version (if
applicable).
Costimulatie blokkade en regulatoire T-cellen in een niet- humane primaten model van allogene niertransplantatie
Inleiding
Transplantatie van organen is momenteel de enig mogelijke behandeling om mensen te genezen van hun falende orgaan. Daarnaast is het in het specifieke geval van nier- transplantatie veel goedkoper per gewonnen levensjaar dan nierdialyse. Na de eer- ste succesvolle niertransplantatie tussen twee identieke tweelingbroers in 1954, wer- den ook nieren van overleden donoren gebruikt voor transplantatie. Al snel werd duidelijk dat transplantatie van organen tussen twee niet-verwante mensen, de al- logene transplantatie, heftige afstotingsverschijnselen teweeg bracht. Dit leidde tot de ontdekking van het major histocompatibility complex (MHC). Het MHC speelt een belangrijke rol in de afweer tegen virussen en bacteriën. Door evolutie is het MHC van mens tot mens verschillend waardoor een gevaarlijke infectie zich niet door een hele populatie kan verspreiden. Dit is de reden waarom allogene transplantatie ge- paard gaat met afstoting. T-cellen van de orgaanontvanger herkennen het MHC op het donororgaan en zien dit als lichaamsvreemd. De T-cellen reageren met een af- weerreactie tegen het orgaan en het orgaan wordt afgestoten. Naast de herkenning van het MHC, het signaal 1, is ook een costimulatie signaal nodig, het signaal 2, voordat een afweerreactie, ook genoemd immuunrespons, kan plaatsvinden tegen het orgaan. Verschillende medicijnen zijn ontwikkeld, die de immuunrespons van de ontvanger onderdrukken. Deze hebben echter als nadeel, dat ze ook de norma- le immuunresponsen van het lichaam tegen infecties en kankercellen onderdruk- ken. Nieuwere methoden worden ontwikkeld om de afstoting van het donororgaan meer specifiek te onderdrukken, zonder de niet-specifieke onderdrukking van het immuunsysteem. Door tolerantie van de ontvanger tegen het donororgaan te indu- ceren kunnen immuunsuppressieve medicijnen worden verminderd en/of gestopt.
Eén van de methodes om tolerantie te induceren richt zich op het blokkeren van het T-cel costimulatie signaal, het signaal 2. Antistoffen tegen costimulatie moleculen voorkomen de activatie van de T-cellen. Deze methode wordt al in de kliniek op kleine schaal uitgetest, voornamelijk bij auto-immuun ziekten, maar ook bij trans-
Nederlandse samenvatting
plantatie. Een tweede methode richt zich op het gebruik van regulatoire T-cellen (Tregs). Deze cellen komen in gezonde mensen voor en dienen om normale afweer- reacties tegen infecties te beteugelen. Natuurlijk voorkomende Tregs zouden dus gebruikt kunnen worden om de afweerreactie tegen een donororgaan te beteugelen.
Deze methode is nog in een experimentele fase en wordt nog niet toegepast in de kliniek.
Het resusaap niertransplantatie model
Het niertransplantatie model in de resusaap is een goed model voor humane trans- plantatie. Resusapen zijn net als mensen niet ingeteeld; muizen die gebruikt worden voor onderzoek zijn dat wel. Dezelfde biologische variatie zoals je die ziet in een groep mensen, vind je ook in een groep resusapen. Het immuun systeem van resus- apen is meer vergelijkbaar met de mens dan het immuun systeem van een muis dat is. Ook hebben resusapen, in tegenstelling tot onderzoeksmuizen, al infecties door- gemaakt voordat ze een transplantatie ondergaan. De immuniteit die aanwezig is in de ontvanger, de memory respons, beïnvloedt (meestal in negatieve zin) de overle- ving van het transplantaat. Deze memory respons is afwezig in onderzoeksmuizen, omdat deze in een hele schone omgeving opgroeien. De resultaten die behaald wor- den in muizen met betrekking tot tolerantie inductie, laten zich daarom niet goed vertalen naar resultaten die worden behaald in de mens. Om deze reden is het van belang om tolerantie inductie protocollen te testen in een meer relevant model, zoals het resusaap niertransplantatie model.
Costimulatie blokkade
In hoofdstuk 2 worden de effecten van costimulatie blokkade in het resusaap nier- transplantatie model beschreven. Eén groep werd behandeld met monoklonale anti- stoffen tegen CD40, kloon ch5D12, gedurende 8 weken. Drie van de zes behandelde apen stootten het donororgaan pas af 30 tot 150 dagen na het stoppen van de behan- deling. Deze dieren hadden een hoge concentratie ch5D12 in het bloed gedurende de hele behandeling, in tegenstelling tot de dieren die al afstootten gedurende de behandeling. Een tweede groep werd behandeld met monoklonale antistoffen tegen CD40 gecombineerd met monoklonale antistoffen tegen CD86, kloon chFun1. In de- ze groep werd geen afstoting tijdens de behandeling waargenomen en deze groep had minder histologische verschijnselen van afstoting dan de groep behandeld met antistoffen alleen tegen CD40. Blokkade van CD40 voorkomt de vorming van anti- stoffen. Alle dieren behandeld met anti-CD40 vormden geen antistoffen tegen het donororgaan. Antistoffen tegen het donororgaan hebben een negatief effect op de transplantaat overleving, en de afwezigheid van donorspecifieke antistoffen is dan ook een gunstige eigenschap van het anti-CD40. In hoofdstukken 3 en 4 werden condities onderzocht die mogelijk de transplantaat overleving na behandeling met anti-CD40 en anti-CD86 verder konden verlengen. Costimulatie blokkade zal al- leen in de kliniek worden toegepast in combinatie met conventionele medicijnen.
Echter, een aantal conventionele medicijnen zoals onder andere calcineurine rem- mers, waarvan Cyclosporine A (CsA) er een is, werken de tolerantie inducerende eigenschappen van costimulatie blokkade tegen. Hoofdstuk 3 beschrijft de com- binatie van CsA met costimulatie blokkade. Door CsA pas te geven vanaf dag 42 werd geprofiteerd van een calcineurine remmer vrije inductie periode. Na dag 126 werd gestopt met de behandeling. Twee van de vier behandelde dieren hadden een lange transplantaat overleving van meer dan zes jaar na het stoppen van de behan- deling. Uiteindelijk verslechterde de nierfunctie van deze dieren zeer langzaam en in nierbiopten waren tekenen van chronische afstoting zichtbaar. Dit komt overeen met de literatuur, waarin wordt beschreven dat dieren die worden behandeld met costimulatie blokkade met anti-CD40L, ook eerst een goede nierfunctie behielden na het stoppen van de medicijnen, maar uiteindelijk werden de nieren afgestoten in een proces van chronische rejectie. Hoofdstuk 4 beschrijft de afwezigheid van een gunstig effect van combinatie met het T-cel depleterende medicijn anti-thymocyte globulin (ATG). Theoretisch kan ATG de eventuele memory respons tegen het donor orgaan verminderen. In combinatie met costimulatie blokkade kan daarna tolerantie tegen het donor orgaan geïnduceerd worden. Echter, na ATG behandeling werden verhoogde hoeveelheden memory T-cellen in het bloed gevonden. Dit is een mo- gelijke verklaring voor het feit dat de dieren die behandeld waren met ATG, costi- mulatie blokkade en CsA, sneller hun nier afstootten dan de dieren die behandeld waren met alleen costimulatie blokkade met of zonder CsA. In nierbiopten van ATG- behandelde dieren, genomen 21 dagen na transplantatie, werd minder expressie van tolerantiemarkers gevonden dan in biopten van dieren niet behandeld met ATG.
Analyse van infiltraten in getransplanteerde nieren
Belangrijk bij het onderzoek naar tolerantie is de ontwikkeling van diagnostiek om te bepalen in welke patiënten immuunsuppressie veilig kan worden afgebouwd. Het resusaap transplantatie model biedt de unieke mogelijkheid om in nierbiopten te kijken welke markers voorspellend zouden kunnen zijn voor de afwezigheid van re- jectie na het stoppen van de immuunsuppressie. Hoofdstuk 5 beschrijft de analyse van nierinfiltraten in afgestoten nieren en de vergelijking met de infiltraten in (nog) niet afgestoten nieren. Ook werd de invloed van verschillende soorten immuun- suppressie onderzocht. Een belangrijke marker voor tolerantie door Tregs in het muizenmodel is FOXP3. Zonder FOXP3 geen tolerantie, met FOXP3 geen rejectie. In de getransplanteerde nieren van resusapen werden grote hoeveelheden FOXP3 en andere markers voor Tregs gevonden als de nier afgestoten was. Het type immuun- suppressie was niet van belang. Voor de aanwezigheid van Treg markers tijdens rejectie zijn twee verklaringen mogelijk. Of FOXP3 is in (niet-humane) primaten niet zo’n duidelijke marker voor Tregs, of door de afstotingsreactie worden veel Tregs in de infiltraten geïnduceerd of gerekruteerd uit het bloed. Dit moet verder onderzocht worden.
Nederlandse samenvatting
Karakterisatie van Tregs in resusapen
Om tolerantie inductie protocollen die zich richten op natuurlijk voorkomende Tregs te kunnen testen in een relevant preklinisch model, de resusaap, moeten eerst deze Tregs van de resusaap gekarakteriseerd worden. Hoofdstuk 6 beschrijft dat het feno- type van Tregs van resusapen veel lijkt op het fenotype van humane Tregs. FOXP3 en CTLA-4 komen tot expressie in CD4+CD25+ Tregs en veel minder in CD4+CD25− responder cellen. Ook functioneel verschillen ze niet veel van humane Tregs; ze on- derdrukken de proliferatie en cytokine productie van responder cellen en ze hebben daarbij cel-cel contact nodig met de responder cellen. Het onderdrukken van de responder cellen was afhankelijk van de hoeveelheid toegevoegde Tregs.
Conclusie
Costimulatie blokkade is in staat de afweerreactie tegen het donororgaan te onder- drukken, vooral gedurende costimulatie blokkade therapie, maar langdurige tole- rantie zonder medicijnen lijkt niet mogelijk. Costimulatie blokkade met anti-CD40 blijft veelbelovend voor verdere ontwikkeling, vooral nu gebleken is dat costimu- latie blokkade met anti-CD40L complicaties met trombose kan geven. Combinatie van anti-CD40 met CsA lijkt een goede stap op weg naar tolerantie inductie. Uit de analyse van infiltraten in getransplanteerde nieren is duidelijk geworden dat in (niet-humane) primaten voorzichtig moet worden omgegaan met de marker FOXP3 als marker voor tolerantie. Uit analyse van natuurlijk voorkomende Tregs van resus- apen blijkt dat ze zeer goed vergelijkbaar zijn met die van de mens, en dit biedt de mogelijkheid om tolerantie inductie protocollen eerst te testen in een niet-humane primaten model, voordat ze zullen worden toegepast in de mens.
