< Terug naar vorige pagina

Project

Radiosensibiliserend potentieel van M1-gepolariseerde macrofagen in colorectale kanker: de rol van de door NO gemedieerde inhibitie van cellulaire respiratie. (FWOAL553)

Radiosensibilisatie van tumoren door geëxpandeerde T lymfocyten: NO en CO als determinanten van radiosensibiliteit via IFN-? signaaltransductie



Inleiding A. Immuniteit en bestralingsgevoeligheid. Tumoren hebben vaak een gebrekkige vascularisatie waardoor ze hypoxisch zijn, wat radioresistentie en immunosuppressie in de hand werkt. Naast bacteriële immunoadjuvants (vb. CpG ODN) en antitumorale vaccins, duikt radiotherapie op als een alternatief middel om de tumorale immuniteit te bevorderen, via de creatie van een pro-inflammatoir milieu en de vrijmaking van tumor specifieke antigenen (1). De groep van Luka Milas toonde in een muis sarcoom model aan dat de toediening van CpG ODN gedurende radiotherapie niet alleen een belangrijke radiosensibilisatie veroorzaakt maar ook tumor rejectie via adaptieve T-cel reacties (2).



B. Radiosensibilisatie door stikstofmonoxide (NO). Ons labo heeft het radiosensibiliserend potentieel van NO aangetoond, na vrijstelling door NO-donors en na endogene productie door het cytokine/LPS induceerbaar NOsynthase (iNOS, 3). Andere groepen beschreven een toegenomen bestralings-gevoeligheid van tumorcellen met iNOS overexpressie en chemosensibiliserende mechanismen (4,5). Wij toonden nadien aan dat lipid A en zijn derivaat OM-174, een immunoadjuvants in klinisch gebruik, hypoxische tumorcellen radiosensibiliseert via de secretie van cytokines door immuuncellen, gevolgd door iNOS inductie in tumorcellen (6-8). Deze immunoadjuvants, die derivaten zijn van bacterieel LPS, interageren met TLR4 receptoren op antigen presenterende cellen, maar niet op T cellen. Onze recente hypothese was dat de TLR4 signaaltransductie doorgegeven werd van antigenpresenterende cellen naar T cellen via de IL-2/IL-12/IL-18 cytokine cascade, en dat de geactiveerde T cellen tumorcellen radiosensibiliseren via secretie van interferon (IFN)-? en inductie van iNOS (8). Onze recente data bevestigen dat muriene CD8+ cellen, na beperkte expansie en activatie d.m.v. geïmmobiliseerde anti-CD3/CD28 antilichamen zowel een IFN-?+ fenotype als radiosensibiliserende eigenschappen hebben (9).



C. NO signaaltransductie naar heme oxygenase-1 (HO-1). Het HO-1 enzym dat geïnduceerd wordt bij stress, converteert haem naar biliverdine en koolstofmonoxide (CO). Dit gen wordt frequent geïnduceerd na iNOS inductie, als beschermingsmechanisme tegen NO radicalen (10). Dezelfde beschermende effecten werden aangetoond voor de CORMs, een groep van chemische CO donors (11). HO-1 wordt eveneens geactiveerd door hypoxie-reoxygenatie, wat relevant is voor het dynamisch karakter van tumorale hypoxie, te wijten aan tijdelijke occlusies van tumorale bloedvaten en veranderingen in oxygenatie tijdens radiotherapie. Men suggereert dat CO/biliverdine aërobe tumorcellen kan beschermen tegen bestraling via anti-apoptotische mechanismen. Het valt echter niet uit te sluiten dat CO een opponerend effect heeft in hypoxie, en onder deze omstandigheden tumorcellen kan radiosensibiliseren via inhibitie van mitochondriale respiratie en bijgevolg sparen van zuurstof, een cellulair mechanisme dat beschreven werd in 1% zuurstof.



D. Colorectale kanker. Preoperatieve (chemo)radiotherapie is "standard of care" in stadium II & III rectumkanker, maar is geassocieerd met acute en laattijdige graad 3 en 4 toxiciteit bij respectievelijk 27% en 14% van de patiënten. Eén manier om deze toxiciteit te verminderen is de creatie van conformele dosisdistributies die nauw aansluiten rond het planningsdoelvolume, via bv. gebruik van intensiteitsgemoduleerde radiotherapie (IMRT, 12). Image-guided radiotherapy (IGRT) laat toe om het bestraald volume omgevende organen verder te verminderen, daar het een reductie toelaat van de veiligheidsmarge die dient genomen te worden om te compenseren voor dagelijkse set-up fouten en beweging van organen (vb. Blaasvulling, 13). Wij onderzoeken in een fase II studie in hoeverre de dagelijkse implementatie van IMRT + IGRT de toxiciteit kan verminderen en of een geïntegreerde simultane bestralingsboost op de tumor, de radiosensibiliserende effecten van 5-FU kan vervangen (14). Een andere manier om de therapeutische ratio te verbeteren is gebruik te maken van specifieke eigenschappen van het tumorale micromilieu, nl. hypoxie en het pro-inflammatoir tumor infiltraat. Rigoureuze analyse van de operatiestukken van de Nederlandse TME studie toonde aan dat patiënten met een uitgebreid pro-inflammatoir tumor infiltraat een significant lager risico hadden voor locoregionaal herval en voor de ontwikkeling van metastasen (15). Bovendien suggereert onze experimentele data dat het pro-inflammatoir iNOS enzym kan gebruikt worden voor radiosensibilisatie. Binnen deze context is het belangrijk te benadrukken dat de functie van het darmepitheel en de ontwikkeling van colorectale kanker nauw verbonden is met de expressie van iNOS, wellicht als gevolg van de continue blootstelling aan intraluminaal LPS, aanwezig in de celwand van gram- bacteriën (16).



E. Hypothese. Recente ontwikkelingen maken het mogelijk om T cellen op grote schaal ex vivo te expanderen door polyclonale stimulatie via CD3-TCR (T-cel receptor), het CD28 molecule en IL-2. Deze aanpak werd ontwikkeld voor adaptieve immunotherapie 17,18). Commercieel verkrijgbare kits met CD3/CD28 beads (alternatief voor geïmmobiliseerde antilichamen) zijn verkrijgbaar voor humane en muriene T-cel expansie, al dan niet gecombineerd met priming door tumor specifieke antigenen. Wanneer deze CD4+ en CD8+ T cellen gerestimuleerd worden, vertonen ze naast IFN- ?+, een granzymeB/porfirine+ (markers van cytotoxiciteit) fenotype.
Datum:1 jan 2010 →  31 dec 2013
Trefwoorden:image processing techniques, SPECT, image modelling and medical science, PET, small animal imaging, radiopharmaceuticals
Disciplines:Fysica, Elektrotechniek en elektronica, Basiswetenschappen, (Bio)medische ingenieurswetenschappen