< Terug naar vorige pagina
Project
ActoBiotics voor antigeen-specifieke interventie in type 1 diabetes: mono- of combinatietherapie.
Bij patiënten met type 1 diabetes (T1D) worden de insuline-producerende β-cellen van de pancreas aangevallen en vernietigd door het eigen immuunsysteem. Dit komt doordat autoreactieve T-cellen zich gaan richten tegen antigenen (Ag) van de β-cel. De oorzaak van deze buitensporige autoreactiviteit blijft onbekend, maar er is duidelijk sprake van een genetische aanleg, waardoor omgevingsfactoren op een abnormale wijze gaan interageren met het immuunsysteem. T1D patiënten zijn volledig aangewezen op het innemen van exogeen insuline om hun afwijkend glucosemetabolisme te regelen. Dit voorkomt echter niet het optreden van complicaties in latere stadia van de ziekte, waardoor het moeilijk is om een normale levenskwaliteit en -duur te garanderen. Bovendien pakt deze behandeling niet de onderliggende Ag-specifieke auto-immuniteit aan. Verschillende auto-Ag - o.a. pro-insuline (PINS), glutamic acid decarboxylase65 kDa (GAD65) en tyrosine phosphatase-like protein ICA152 (IA-2) - zijn betrokken bij de pathogenese van T1D. Preklinische studies hebbenal aangetoond dat Ag-specifieke therapieën de tolerantie op een specifieke en veilige manier kunnen herstellen. Oraal toegediende auto-Ag gebruiken de tolerogene aard van het darm-geassocieerd immuunsysteem om Ag-specifieke tolerantie te induceren (orale tolerantie-inductie). De mucosale aflevering van een produkt in een degelijke concentratie vormt echter vaak een uitdaging, vanwege de degradatie tijdens de gastro-intestinale passage. Recombinante Lactococcus lactis (L. lactis) hebben reeds bewezen effectieve en veilige biologische carriers te zijn voor gastro-intestinale aflevering van therapeutische producten.
Zowel systemische als Ag-specifieke therapieën hebben herhaaldelijk successen geboekt in preklinische modellen maar hebben in de kliniek nog geen langdurige werkzaamheid aangetoond. Er is dan ook dringend nood aan nieuwe strategieën, zoals combinatietherapieën die zich simultaan richten op verschillende moleculaire pathways. We hebben al aangetoond dat recombinanteL. lactis die PINS en IL-10 secreteren in combinatie met lage doses anti-CD3, diabetes kunnen reverteren in het muismodel voor T1D, namelijk deniet-obese diabete (NOD) muis. Hier wilden we nagaan of (i) het includeren van andere belangrijke auto-Ag - GAD65 en IA-2 - het therapeutische succes van deze combinatiestrategie kan verbeteren en (ii) of systemische immunomodulatoren essentieel zijn voor de werkzaamheid.
Eerst werden recombinante L. lactis geconstrueerd die humaan GAD65 of IA-2 secreteren, alleen of in combinatie met humaan anti-inflammatoircytokine IL-10. Bepaalde eiwitfragmenten belemmerden een optimale Ag-secretie. Dit werd opgelost door het trimmen van de volledige eiwitten totspecifieke peptides. GAD65370-575 en IA-2635-979 bleken efficiënt te worden gesecreteerd door recombinante L. lactis met behoud van voldoende bacteriële groei. Onze data tonen aan dat secretie-efficiëntie beïnvloed kan worden door fysisch-chemische eigenschappen, zoals hydrofobe gebieden. Maar ze benadrukken dat engineering-strategieën op basis van functionele epitoopdistributie een relevanter secretieproduct kunnen creëren wat betreft epitoopdichtheid en secretie-efficiëntie.
Om te onderzoeken of mucosaal afgeleverd GAD65 en IA-2 ook tolerantie kunnen induceren, werden recombinante L. lactis die GAD65370-575 of IA-2635-979 secreteren in combinatie met IL-10 oraal toegediend aan recent gediagnosticeerde diabete NOD muizen. In combinatie met een lage dosis anti-CD3, stabiliseerden GAD65370-575- en IL-10-secreterende L. lactis insulitis, bewaarden ze de functionele β-celmassa en normaliseerden ze deglucosespiegel in recent gediagnosticeerde diabete NOD muizen, zelfs bij ernstige hyperglycemie op het moment van diagnose. Deze combinatietherapie elimineerde niet alle pathogene effector T-cellen, maar verminderdesignificant het inflammatoir profiel van het eilandjesinfiltraat in de pancreas zelf. Bovendien verhoogde combi-GAD-therapie de frequentie van functionele CD4+Foxp3+CD25+ regulatoire T-cellen (Tregs) in de drainerende lymfeknopen van de pancreas. Daarnaast toonden wij voor het eerst aandat ook IA-2 potentieel heeft om hyperglycemie te normaliseren in recent gediagnosticeerde diabete NOD muizen. Onafhankelijk van IL-10-co-secretie, induceerden recombinante IA-2635-979-secreterende L. lactis in combinatie met lage doses anti-CD3 diabetesremissie. Bovendien was ook deze combi-IA-2-therapie even werkzaam in muizen met milde en ernstige hyperglycemie op het moment van diagnose. De gecombineerde aflevering van de drie prominente auto-Ag - PINS, GAD65370-575 en IA-2635-979 - in onze combinatiesetting verbeterde de werkzaamheid niet. De vergelijkbare succespercentages suggereren dat Treg-gemedieerde bystander-suppressie, tenminste gedeeltelijk, verantwoordelijk kan zijn voor de geïnduceerde tolerantie, zoals deels werd aangetoond in genezen combi-GAD-behandelde muizen. Deze data suggereren verder dat inherente eigenschappen van de NOD muis, zoals onvoldoende β-celmassa of teveel inflammatie in een subgroep van gediagnosticeerde diabete muizen, de beperkte werkzaamheid (~60% diabetesremissie) kunnen verklaren.
In deze thesis hebben we een innovatieve Ag-specifieke combinatiestrategie, die nieuwe therapeutische mogelijkheden biedt voor T1D, verder onderzocht. Algemeen kunnen we stellen dat genetisch gemanipuleerde L. lactis een prachtig en flexibel biologisch afleveringsplatform is, dat kan worden toegepast voororale tolerantie-inductie in het uitbreidend domein van auto-immuunziekten. In het NOD muismodel hebben we de therapeutische werkzaamheid van een combinatietherapie aangetoond waarbij systemische immuunmodulatie eenkader creëert waarbinnen Ag-specifieke immuunregulatie stabiele tolerantie kan induceren. Kleine Ag-gestuurde verschillen in werkzaamheid suggereren een mogelijke klinische validatie op maat van de patiënt. Om combinatietherapieën efficiënt te vertalen naar de kliniek, zijn een grondig gevalideerde keuze van monotherapiën, gedefinieerde doelgroepen en relevante eindpunten de sleutel tot succes. Samengevat, onze gegevens duiden op het grote therapeutische potentieel van combinatiestrategieën, waarbij gebruik van recombinante L. lactis het verschil kan maken in de behandeling van auto-immuunaandoeningen zoals T1D.
Zowel systemische als Ag-specifieke therapieën hebben herhaaldelijk successen geboekt in preklinische modellen maar hebben in de kliniek nog geen langdurige werkzaamheid aangetoond. Er is dan ook dringend nood aan nieuwe strategieën, zoals combinatietherapieën die zich simultaan richten op verschillende moleculaire pathways. We hebben al aangetoond dat recombinanteL. lactis die PINS en IL-10 secreteren in combinatie met lage doses anti-CD3, diabetes kunnen reverteren in het muismodel voor T1D, namelijk deniet-obese diabete (NOD) muis. Hier wilden we nagaan of (i) het includeren van andere belangrijke auto-Ag - GAD65 en IA-2 - het therapeutische succes van deze combinatiestrategie kan verbeteren en (ii) of systemische immunomodulatoren essentieel zijn voor de werkzaamheid.
Eerst werden recombinante L. lactis geconstrueerd die humaan GAD65 of IA-2 secreteren, alleen of in combinatie met humaan anti-inflammatoircytokine IL-10. Bepaalde eiwitfragmenten belemmerden een optimale Ag-secretie. Dit werd opgelost door het trimmen van de volledige eiwitten totspecifieke peptides. GAD65370-575 en IA-2635-979 bleken efficiënt te worden gesecreteerd door recombinante L. lactis met behoud van voldoende bacteriële groei. Onze data tonen aan dat secretie-efficiëntie beïnvloed kan worden door fysisch-chemische eigenschappen, zoals hydrofobe gebieden. Maar ze benadrukken dat engineering-strategieën op basis van functionele epitoopdistributie een relevanter secretieproduct kunnen creëren wat betreft epitoopdichtheid en secretie-efficiëntie.
Om te onderzoeken of mucosaal afgeleverd GAD65 en IA-2 ook tolerantie kunnen induceren, werden recombinante L. lactis die GAD65370-575 of IA-2635-979 secreteren in combinatie met IL-10 oraal toegediend aan recent gediagnosticeerde diabete NOD muizen. In combinatie met een lage dosis anti-CD3, stabiliseerden GAD65370-575- en IL-10-secreterende L. lactis insulitis, bewaarden ze de functionele β-celmassa en normaliseerden ze deglucosespiegel in recent gediagnosticeerde diabete NOD muizen, zelfs bij ernstige hyperglycemie op het moment van diagnose. Deze combinatietherapie elimineerde niet alle pathogene effector T-cellen, maar verminderdesignificant het inflammatoir profiel van het eilandjesinfiltraat in de pancreas zelf. Bovendien verhoogde combi-GAD-therapie de frequentie van functionele CD4+Foxp3+CD25+ regulatoire T-cellen (Tregs) in de drainerende lymfeknopen van de pancreas. Daarnaast toonden wij voor het eerst aandat ook IA-2 potentieel heeft om hyperglycemie te normaliseren in recent gediagnosticeerde diabete NOD muizen. Onafhankelijk van IL-10-co-secretie, induceerden recombinante IA-2635-979-secreterende L. lactis in combinatie met lage doses anti-CD3 diabetesremissie. Bovendien was ook deze combi-IA-2-therapie even werkzaam in muizen met milde en ernstige hyperglycemie op het moment van diagnose. De gecombineerde aflevering van de drie prominente auto-Ag - PINS, GAD65370-575 en IA-2635-979 - in onze combinatiesetting verbeterde de werkzaamheid niet. De vergelijkbare succespercentages suggereren dat Treg-gemedieerde bystander-suppressie, tenminste gedeeltelijk, verantwoordelijk kan zijn voor de geïnduceerde tolerantie, zoals deels werd aangetoond in genezen combi-GAD-behandelde muizen. Deze data suggereren verder dat inherente eigenschappen van de NOD muis, zoals onvoldoende β-celmassa of teveel inflammatie in een subgroep van gediagnosticeerde diabete muizen, de beperkte werkzaamheid (~60% diabetesremissie) kunnen verklaren.
In deze thesis hebben we een innovatieve Ag-specifieke combinatiestrategie, die nieuwe therapeutische mogelijkheden biedt voor T1D, verder onderzocht. Algemeen kunnen we stellen dat genetisch gemanipuleerde L. lactis een prachtig en flexibel biologisch afleveringsplatform is, dat kan worden toegepast voororale tolerantie-inductie in het uitbreidend domein van auto-immuunziekten. In het NOD muismodel hebben we de therapeutische werkzaamheid van een combinatietherapie aangetoond waarbij systemische immuunmodulatie eenkader creëert waarbinnen Ag-specifieke immuunregulatie stabiele tolerantie kan induceren. Kleine Ag-gestuurde verschillen in werkzaamheid suggereren een mogelijke klinische validatie op maat van de patiënt. Om combinatietherapieën efficiënt te vertalen naar de kliniek, zijn een grondig gevalideerde keuze van monotherapiën, gedefinieerde doelgroepen en relevante eindpunten de sleutel tot succes. Samengevat, onze gegevens duiden op het grote therapeutische potentieel van combinatiestrategieën, waarbij gebruik van recombinante L. lactis het verschil kan maken in de behandeling van auto-immuunaandoeningen zoals T1D.
Datum:1 sep 2008 → 17 jul 2014
Trefwoorden:lactococcus lactis, type 1 diabetes, autoantigenen, orale tolerantie
Disciplines:Endocrinologie en metabole ziekten, Immunologie
Project type:PhD project