Evaluatie van anti-galectine-1 geneesmiddelen in combinatie met chemo- immunotherapie bij de behandeling van hooggradige gliomen.

Hooggradige gliomen zijn hersentumoren, die tot op heden behoren tot de meest dodelijke tumoren. In het geval van glioblastoma (GBM), het meest kwaadaardige glioom, bedraagt de prognose voor een patiënt ongeveer 15 maanden overleving na diagnose en standaard behandeling. De laatste jaren zijn de moderne technieken voor chirurgie, radio- en chemo therapie erg vernieuwd maar een drastische verlenging van de prognose voor de GBM patiënt bleef echter uit. Het wordt steeds duidelijker dat er een gespecialiseerde omgeving wordt gevormd rondom het GBM, die uitermate geschikt is om de tumor te laten groeien, en succesvol de aanvallen door chemo- en immuun therapie kan uitschakelen. In het bijzonder blijkt deze omgeving Galectine-1 (Gal-1) te gebruiken om de verdediging in stand te houden, en tumorgroei te promoten. De onderzoeksvraag in deze thesis richt zich op de mogelijkheid  de omgeving rondom een GBM zodanig te beïnvloeden, door Gal-1 te onderdrukken, dat deze de sterke verdegingsmechanismsen niet meer kan gebruiken om chemo- en immuuntherapie af te wenden. In het bijzonder probeerden we de GBM omgeving te moduleren via een niet-invasieve toedieningsmodaliteit. In recente jaren is er evidentie dat we het transport van de nasale holte naar het centraal zenuwstelsel kunnen gebruiken om bv. een GBM tumor in de hersenen aan te vallen.

Om Gal-1 te inhiberen gebruiken we korte nucleotide sequenties die specifiek het boodschapper RNA van Gal-1 kunnen vernietigen via RNA interferentie. Het transport van deze naakte moleculen van de nasale holte naar het GBM is echter bijzonder inefficiënt, en bovendien kunnen deze korte nucleotide sequenties ook snel gedegradeerd worden in de slijmvlieslaag van de nasale holte. Om deze problemen te overwinnen, hebben de korte nucleotide sequenties verpakt in nanopartikels die bestaan uit chitosan polymeren. Uit onze in vitro testen blijkt dat deze nanopartikels de sequenties zeer goed beschermen en bovendien ook in het cytoplasma van GBM cellen kunnen afleveren, waardoor we een selectieve degradatie van het boodschapper RNA observeren. Voorts kunnen deze chitosan polymeren ook het rechtstreeks transport van de neus naar de hersenen bevorderen. We zien dan ook dat na intranasale toediening, er een snel transport over de mucus laag is, vervolgens in de olfactorische bulbus (reukzenuw) van de hersenen, en tenslotte ook in de omgeving van het GBM, in het gevalideerd GL261 GBM muis model. Dit is exact de plaats waar we onze nucleotiden willen krijgen om ze op de juiste locatie werkzaam te laten zijn. Eens ter plaatse, zien we dat de nanopartikels de sequenties afleveren, en dat er ook in vivo een efficiënte onderdrukking is van Gal-1 in de tumor omgeving. Ten gevolge van deze Gal-1 onderdrukking, blijkt er een sterke wijziging van de tumor omgeving waarbij de immuunactiviteit sterk verhoogt, door omkering van de immuunsuppressie. Zo zien we dat myeloide cellen, regulatoire T cellen en type2 macrofagen onderdrukt worden, en dat T helper 1 cellen en cytotoxische T cellen gestimuleerd worden bij Gal-1 onderdrukking. Ten gevolge van deze shift in de balans immuun activatie/suppressie, hebben we de Gal-1 onderdrukking gecombineerd met dendritische cel vaccinatie of PD-1 blocking, beide opkomende immuuntherapieën die klinisch gebruikt kunnen worden om anti-tumor immuniteit aan te wakkeren. Deze combinatie experimenten leren ons dat intranasale anti-Gal-1 therapie, de werkzaamheid van beide immuuntherapiëen sterk verhogen. De combinatie van Gal-1 onderdrukking en PD-1 blocking kan de T helper 1 cellen en de cytotoxische T cellen verder stimuleren. Voorts is er ook beschreven dat Gal-1 de resistentie tegen chemotherapie, in het geval van GBM is dit temozolomide (TMZ), in stand kan houden. Daartoe hebben we getest of het onderdrukken van Gal-1 de efficientie van TMZ kan verhogen. We observeerden een sterke stijging van de mediane overleving van de muizen die de combinatie therapie kregen, ten opzichte van de monotherapie anti Gal-1 , of monotherapie TMZ. Bovendien bemerkten we dat in deze muizen, éénzelfde dosis TMZ een sterkere beschadiging van het DNA van GBM tumor cellen kan teweeg brengen als Gal-1 werd onderdrukt.

In deze thesis onderzochten we of we de tumor omgeving kunnen moduleren door het toedienen van anti-Gal-1 sequenties via de nasale holte. De bevindingen onderstrepen dat het onderdrukken van Gal-1 via een niet-invasieve toedieningsmanier, de werkzaamheid van chemo- en immuuntherapie sterk kan verhogen. Het intranasale transport van de neus naar de hersenen, is een toedieningsweg die mogelijks een significante verbetering van de overleving voor GBM patiënten kan betekenen.