Ingebouwde lichtschakelaar laat CAR T-cellen op commando immuunmodulatoren produceren

Delen via:

Ondanks successen bij hematologische kankers zijn de resultaten van CAR T-celtherapie bij solide tumoren tot nu toe matig. Pogingen om de effecten te vergroten door systemische toediening van immuunmodulatoren lijken te stranden op ongewenste toxiciteit. De onderzoeksgroep van de biomedisch ingenieur Gabe Kwong werkt in het Amerikaanse Georgia Institute of Technology aan een methode om in CAR T-cellen de expressie van relevante gen-constructen te controleren met temperatuurgevoelige moleculaire schakelaars. In muizen gaf een combinatie van intraveneuze toegediende gouddeeltjes en lokale bestraling met nabij-infrarood licht de juiste hoeveelheid warmte. CAR T-cellen werden zo binnen het tumorweefsel op een veilige wijze aangezet tot productie van eiwitten die de natural killer cell-activiteit verhoogden en daarmee de effectiviteit van de CAR T-celtherapie verbeterden.1

Eén belangrijke reden waarom chimeric antigen receptor (CAR) T-celtherapie niet goed zou functioneren in solide tumoren is de onderdrukking van de immuunresponsen door de micro-omgeving van de tumorcellen. Oplossingen worden gezocht in systemische toediening van krachtige immuunstimulerende middelen, zoals cytokines, antilichamen tegen checkpointremming (anti-PD1 en -PDL1) en zogeheten bispecific T cell engagers (BiTE’s: bispecifieke antilichamen die de T-cellen in contact brengen met andere cellen, bijvoorbeeld natural killer (NK)-cellen). Het probleem is dat deze immuunmodulatoren niet alleen aangrijpen op de CAR T-cellen: hun toxiciteit in gezonde weefsels stelt strenge grenzen aan de toepasbare doseringen en dus aan de effectiviteit. Om dit probleem te omzeilen, worden CAR T-cellen gefabriceerd die zelf deze immuunmodulerende stoffen produceren: de CAR’s worden bewapend met genen die coderen voor producten als interleukine-12, voor eiwitten gericht tegen PD-1, of voor BiTE’s. Maar ze produceren die eiwitten natuurlijk ook buiten het tumorweefsel. De groep van Kwong heeft gewerkt aan een techniek met een (foto)thermische schakelaar: lokale bestraling met nabij-infrarood licht geeft ter plaatse een temperatuurverhoging tot 40-42ºC. Dit activeert dan in CAR T-cellen de expressie van ingebrachte genen die coderen voor NK-cel (en CD8+-cel) stimulerend interleukine-15 met verhoogde effectiviteit (IL-15SA) en een NK-cel BiTE (NKG2DL), zonder schade te doen aan gezonde weefsels of aan de T-cellen zelf.

Complex construct

Beneden 45ºC induceert hyperthermie onder andere de tegen cellulaire stress beschermende heat-shockeiwitten (HSP’s). Eerst treedt trimerisatie op van de temperatuurgevoelige transcriptiefactor heat shock factor 1 (HSF1), die dan vervolgens kan binden aan de heat-shockelementen (HSE’s) in de buurt van de promotors van genen die coderen voor HSP’s. Deze HSE’s reageren overigens niet alleen op warmte, maar via weer andere routes bijvoorbeeld ook op hypoxie, zware metalen en mechanische druk. De eerste uitdaging van het team was het construeren van een moleculaire schakelaar die vrijwel uitsluitend reageert op de juiste warmte, en dus niet op hypoxie of cadmium. Dat lukte door gewoon een hele serie (tot 7) HSE’s achter elkaar te plakken. Terugbracht beneden 40ºC schakelde de IL-15SA- en NKG2DL-productie in de T-cellen weer keurig uit. Als warmtebron werd licht met een nabij-infrarode (NIR) golflengte gebruikt. In vitro kon worden aangetoond dat 15-30 minuten verwarming van geconstrueerde T-cellen een 60-voudige verhoging opleverde van genexpressies, zonder schadelijk invloed op de delingsactiviteit, migratie en cytotoxiciteit van de cellen zelf. Geïnspireerd door het principe van gefractioneerde stralingsdosis in radiotherapie werd continue blootstelling vergeleken met dezelfde hoeveelheid NIR-licht pulsgewijs gegeven. Dat laatste leverde niet alleen een veel hogere genexpressie op, het verhoogde ook de overleving van de T-cellen aanzienlijk.

Muizenmodelen

De volgende stap was de proef op de som in een muizenmodel: immuundeficiëntie muizen met onderhuids groeiende CD19-positieve of (als controle) CD19-negatieve humane lymfoblastcellijnen en toediening van CAR T-cellen gericht tegen CD19. Om deze tumoren op de juiste temperatuur te krijgen, werd gebruikgemaakt van de bij fotothermale therapie toegepaste gold nanorods (AuNR’s): bacterievormige minuscule gouddeeltje met als eigenschap dat ze, na aanstraling door NIR-laserlicht, warmte uitstralen naar hun omgeving. Deze AuNR’s worden 1-2 dagen van tevoren intraveneus toegediend, blijven relatief lang circuleren en hopen zich op in het vaatbed van tumorweefsels.

In het tumormodel hadden αCD19-CAR T-cellen met temperatuurgevoelige IL-15SA weliswaar een significant effect op tumorgroei, maar na NIR-belichting bleek dit effect nog veel groter. Dit kon worden bevestigd in immuuncompetente muizen met B16-F10 melanomen. Het gunstige effect van thermisch controle van de BiTE werd aangetoond in immuundeficiëntie muizen met tumoren uit humane borstkankercellijnen.

Toch zijn er nog de nodige hobbels waar het gaat om klinische toepassing. NIR-licht is eigenlijk alleen maar geschikt bij oppervlakkige tumoren en bovendien is de omzetting in de juiste temperatuur nu afhankelijk van de AuNR’s. De auteurs zijn daarom van plan hun verdere onderzoek te richten op de mogelijkheden van gericht ultrageluid, waarmee door andere groepen met succes wordt geëxperimenteerd. Verder is het maar de vraag of deze benadering ook enig effect heeft op uitzaaiingen. De auteurs menen dat ze vooral soelaas kan bieden bij gelokaliseerde primaire tumoren, zoals glioblastomen en hoofdhalstumoren.

Referentie

  1. Miller IC, Zamat A, Sun L-K, et al. Enhanced intratumoural activity of CAR T cells engineered to produce immunomodulators under photothermal control. Nature Biomed Eng. 2021;5:1348-59.

Nieuwe antistoffen ontwikkeld die ontsteking remmen bij auto-immuunziekten

dec 2025 | Benigne hematologie, RA

Lees meer over Nieuwe antistoffen ontwikkeld die ontsteking remmen bij auto-immuunziekten

Positief advies voor eerste gentherapie voor Wiskott-Aldrich syndroom

dec 2025

Lees meer over Positief advies voor eerste gentherapie voor Wiskott-Aldrich syndroom

Ciltacabtagene autoleucel vooralsnog niet vergoed

nov 2025 | MM

Lees meer over Ciltacabtagene autoleucel vooralsnog niet vergoed

Vijf nieuwe onderzoeken naar kinderkanker van start dankzij KiKa

nov 2025 | Bot en wekedelentumoren, Immuuntherapie, Lymfoom, Neuro-oncologie

Lees meer over Vijf nieuwe onderzoeken naar kinderkanker van start dankzij KiKa

Leefstijl, kwaliteit van leven en vermoeidheid bij overlevenden van AYA-kanker

nov 2025

Lees meer over Leefstijl, kwaliteit van leven en vermoeidheid bij overlevenden van AYA-kanker

Ongelijkheid in financiering van onderzoek naar sikkelcelziekte, cystische fibrose en hemofilie

nov 2025 | Benigne hematologie

Lees meer over Ongelijkheid in financiering van onderzoek naar sikkelcelziekte, cystische fibrose en hemofilie

De (r)evolutie van target therapie in AML

2 dec 2025 om 20:00 | Leukemie

Lees meer over De (r)evolutie van target therapie in AML

Vaccinatie van de Hematologische Patiënt: Van Richtlijn naar Praktijk

9 okt 2025 om 20:00 | Vaccinatie

Lees meer over Vaccinatie van de Hematologische Patiënt: Van Richtlijn naar Praktijk

FLT3-gemuteerde AML

1 jul 2025 | Leukemie

Lees meer over FLT3-gemuteerde AML

CMV – oh jee wat moet ik ermee?

1 mei 2025 | Niertransplantatie, Virale infecties

Lees meer over CMV – oh jee wat moet ik ermee?

AIHA: Diagnostiek en Management van Auto-Immuun Hemolyse

10 apr 2025

Lees meer over AIHA: Diagnostiek en Management van Auto-Immuun Hemolyse

Video-educatie CLL-richtlijn

1 apr 2025 | Leukemie

Lees meer over Video-educatie CLL-richtlijn

Hersenbloedingen in nieuw perspectief:
het belang van TIME=BRAIN en het couperen van antistolling

2 dec 2024 om 20:00 | Neuro-vasculair

Lees meer over Hersenbloedingen in nieuw perspectief:
het belang van TIME=BRAIN en het couperen van antistolling

Recent advances in the use of CAR T-cell therapies in relapsed/refractory diffuse large B-cell lymphoma and follicular lymphoma

1 okt 2024 om 12:00 | Lymfoom

Lees meer over Recent advances in the use of CAR T-cell therapies in relapsed/refractory diffuse large B-cell lymphoma and follicular lymphoma

Opioïden in de 2e lijn: Sleutels tot effectieve bestrijding van maligne pijn

10 sep 2024 om 20:00

Lees meer over Opioïden in de 2e lijn: Sleutels tot effectieve bestrijding van maligne pijn

E-learning flow cytometry immunophenotyping in cutaneous T-cell lymphoma

Lymfoom

Lees meer over E-learning flow cytometry immunophenotyping in cutaneous T-cell lymphoma

Hematoloog op Schiermonnikoog 2025 – ASH in Nederland

zondag 7 dec 2025 t/m woensdag 10 dec 2025 | Benigne hematologie, Leukemie, Lymfoom, MDS, MM, MPN

Lees meer over Hematoloog op Schiermonnikoog 2025 – ASH in Nederland

Casuïstiek Symposium Hematologie - AML, DLBCL en MM

woensdag 11 feb 2026 van 15:00 tot 20:00 | Leukemie, Lymfoom, MM

Lees meer over Casuïstiek Symposium Hematologie - AML, DLBCL en MM

Tumorinfiltrerende klonale hematopoëse mogelijk doelwit voor behandeling van kanker

okt 2025 | Longoncologie

Lees meer over Tumorinfiltrerende klonale hematopoëse mogelijk doelwit voor behandeling van kanker

Bispecifieke CAR-T-celtherapie geeft hoge respons bij R/R DLBCL

okt 2025 | Lymfoom

Lees meer over Bispecifieke CAR-T-celtherapie geeft hoge respons bij R/R DLBCL

Oogheelkundige manifestaties bij systemisch lymfoom vaak pas laat zichtbaar

sep 2025 | Lymfoom, Netvliesafwijkingen

Lees meer over Oogheelkundige manifestaties bij systemisch lymfoom vaak pas laat zichtbaar

Langdurige effectiviteit marstacimab bij hemofilie zonder remmers

jun 2025 | Benigne hematologie

Lees meer over Langdurige effectiviteit marstacimab bij hemofilie zonder remmers

GLP1-receptoragonisten mogelijk geassocieerd met lager risico op longembolie

jun 2025 | Benigne hematologie, Diabetes

Lees meer over GLP1-receptoragonisten mogelijk geassocieerd met lager risico op longembolie

Subcutaan HMB-002 verhoogt VWF en FVIII bij type 1-VWD

jun 2025 | Benigne hematologie

Lees meer over Subcutaan HMB-002 verhoogt VWF en FVIII bij type 1-VWD

Nieuw AI-model voorspelt gewrichtsschade bij niet-ernstige hemofilie

jun 2025 | Benigne hematologie

Lees meer over Nieuw AI-model voorspelt gewrichtsschade bij niet-ernstige hemofilie

Hoge incidentie van langdurige klachten na longembolie bij kinderen

jun 2025 | Benigne hematologie

Lees meer over Hoge incidentie van langdurige klachten na longembolie bij kinderen

Leeftijdsafhankelijke D-dimeer verlaagt onnodige beeldvorming bij DVT

jun 2025 | Benigne hematologie

Lees meer over Leeftijdsafhankelijke D-dimeer verlaagt onnodige beeldvorming bij DVT

Podcast CMV-infectie: Microbiologie

nov 2024 | Niertransplantatie, Transplantatie, Virale infecties

Lees meer over Podcast CMV-infectie: Microbiologie

Podcast CMV-infectie: Klinische farmacologie

nov 2024 | Niertransplantatie, Transplantatie, Virale infecties

Lees meer over Podcast CMV-infectie: Klinische farmacologie

Podcast CMV-infectie: Solide orgaantransplantatie

nov 2024 | Niertransplantatie, Stamceltransplantatie, Virale infecties

Lees meer over Podcast CMV-infectie: Solide orgaantransplantatie

Podcast CMV-infectie: Hematologie

nov 2024 | Niertransplantatie, Stamceltransplantatie, Virale infecties

Lees meer over Podcast CMV-infectie: Hematologie

Multidisciplinaire podcastserie: CMV-infectie;
Diagnostiek en management na transplantatie

jun 2024 | Niertransplantatie, Stamceltransplantatie, Virale infecties

Lees meer over Multidisciplinaire podcastserie: CMV-infectie;
Diagnostiek en management na transplantatie

Behandeling AML, de verpleegkundig specialist

okt 2020

Lees meer over Behandeling AML, de verpleegkundig specialist

Podcast Hematology App

jul 2020

Lees meer over Podcast Hematology App

Stamceltransplantatie bij AML

apr 2020 | Transplantatie

Lees meer over Stamceltransplantatie bij AML

AML-behandeling in de perifere setting

apr 2020

Lees meer over AML-behandeling in de perifere setting

MedNet Hematologie 2023-01

feb 2023

Lees meer over MedNet Hematologie 2023-01

MedNet Hematologie 2022-06

dec 2022

Lees meer over MedNet Hematologie 2022-06

MedNet Hematologie 2022-05

okt 2022

Lees meer over MedNet Hematologie 2022-05

MedNet Hematologie 2022-04

aug 2022

Lees meer over MedNet Hematologie 2022-04

MedNet Hematologie 2022-03

jun 2022

Lees meer over MedNet Hematologie 2022-03

MedNet Hematologie special CAR T 2022

mei 2022

Lees meer over MedNet Hematologie special CAR T 2022

MedNet Hematologie 2022-02

apr 2022

Lees meer over MedNet Hematologie 2022-02

MedNet Hematologie 2022-01

feb 2022

Lees meer over MedNet Hematologie 2022-01

BTK-remmer pirtobrutinib in R/R mantelcellymfoom

okt 2022

Lees meer over BTK-remmer pirtobrutinib in R/R mantelcellymfoom

Whitepaper: 24 Veelgestelde vragen en antwoorden over long COVID

feb 2022

Lees meer over Whitepaper: 24 Veelgestelde vragen en antwoorden over long COVID