Immunologie

De leer die betrekking heeft op immuniteit en op de immunobiologische reacties.

Zie virtual biology voor MHC Processing etc.

Toekomstgericht OnderzoeksPlatform Infectieziekten - TOPIZ.

Leids Universitair Medisch Centrum.

Cellen afweersysteem geven hun (300) geheimen prijs.

Van onze verslaggever Ellen de Visser

AMSTERDAM Wetenschappers van het Nederlands Kanker Instituut (NKI) hebben ontdekt hoe een van de belangrijkste controlemechanismen van het afweersysteem werkt. Ze testten alle menselijke eiwitten en vonden er driehonderd die de werking van de moleculen aan de buitenkant van de immuuncellen beïnvloeden.

Door hun vondst kan de komende jaren gericht worden gezocht naar geneesmiddelen waarmee het immuunsysteem is te manipuleren. Het onderzoeksteam, onder leiding van hoogleraar Jacques Neefjes, heeft de bevindingen gepubliceerd in Cell.

Het controlesysteem werkt via zogeheten MHC-II moleculen, die zich op de afweercellen bevinden, legt Neefjes uit. Die fungeren als presenteerblaadjes die stukjes eiwit van een virus, een bacterie of een kankercel laten zien aan de T-cellen van het afweersysteem.

Die T-cellen kunnen geïnfecteerde cellen of kankercellen doden. Maar als ze te krachtig werken, zijn de MHC-II moleculen verantwoordelijk voor auto-immuun ziekten zoals gluten-allergie en MS. De verscheidenheid aan MHC-moleculen is bovendien groot en voor ieder mens specifiek. Daardoor ontstaan vaak afstotingsverschijnselen na een transplantatie.

De MHC-moleculen brengen bij ziekteverwekkers een nuttige afweer op gang maar zijn ook betrokken bij de keerzijde van dat afweersysteem, aldus Neefjes. 'Daarom is het van belang te weten hoe die moleculen werken en worden gecontroleerd.'

Om daar achter te komen, testten vijf onderzoekers uit de groep van Neefjes alle 23 duizend menselijke eiwitten in weefselkweken. De eiwitten werden een voor een uitgeschakeld zodat het effect op de MHC II-moleculen kon worden bestudeerd.
Zo vonden ze driehonderd eiwitten die de hoeveelheid MHC-II moleculen bleken te beïnvloeden. Daarvan waren er 150 onbekend.

De NKI-onderzoekers vergeleken hun lijst met de lijst van eiwitten die ooit door andere onderzoekers waren ontdekt bij patiënten met een auto-immuunziekte. Twintig ervan konden zo in verband worden gebracht met een auto-immuunziekte.
Neefjes: 'De rol van die eiwitten bij het ontstaan van de ziekte was onduidelijk, wij kunnen nu aantonen dat ze van invloed zijn op de MHC-moleculen op de afweercellen.'

De onderzoekers onderzochten daarna welk effect die driehonderd eiwitten hebben op het functioneren van de MHC-II moleculen. Ze bepaalden ketens van eiwitten die elkaar controleren en onthulden zo voor het eerst het systeem van de biologie van de afweerreaktie.

*****************
Toelichting:
Het MHC, Major Histocompatibility Complex, is een deel van het genoom, bij mensen HLA (human leucocyte antigen) genaamd, dat codeert voor eiwitten (glycoproteïnen) die zich aan de oppervlakte van veel zoogdiercellen bevinden en die een belangrijke rol spelen bij de herkenning van 'eigen' en 'niet-eigen' elementen in het lichaam. Het gaat om ongeveer 140 eiwitten die verschillende functies vervullen.

In mensen ligt het MHC gecodeerd op de korte arm van chromosoom 6. Tussen de codering van MHC-II en MHC-I ligt de genetische code voor complement (MHC-III) en cytokines.

Het allel voor
MHC-I bestaat uit drie loci die A, B en C worden genoemd,
MHC-II beslaat ook drie loci (DP, DQ en DR).

MHC-I

MHC-II

T-cellen leren het lichaamseigen MHC kennen tijdens hun ontwikkeling. Als een transplantaat met een niet overeenkomend MHC wordt ingebracht, zullen de T-cellen een afstotingsreactie in gang zetten.

DNA-medicijnen worden volwassen

Al tientallen jaren leeft de hoop dat ontwikkelingen op het gebied van de DNA-technologie het mogelijk zullen maken allerlei ziekten te genezen of te voorkomen. Met horten en stoten zijn de onderzoekers erin geslaagd DNA- vaccins en DNA-medicijnen te ontwikkelen die al bij dieren worden toegepast en inmiddels ook bij mensen worden getest.

Door Matthew Morrow en David Weiner

SAMENGEVAT

Tien jaar geleden was er een nek-aan-nek-race gaande tussen twee veelbelovende nieuwe types vaccins. Onderzoekers van de Amerikaanse Institutes of Health testten welk type de beste bescherming bood tegen een van de dodelijkste virussen die er bestaan: hiv (human immunodeficiency virus), dat aids veroorzaakt.
Het ene vaccin bestond uit cirkelvormige strengen DNA, zogeheten plasmiden, die elk een gen bevatten dat codeerde voor een hiv-eiwit. In totaal ging het om vijf verschillende genen. De bedoeling was dat de lichaamscellen van de ontvanger de virus-eiwitten zouden gaan produceren en op die manier een beschermende reactie zouden oproepen van de cellen van het immuun systeem.
Het tweede vaccin maakte geen gebruik van plasmiden, maar van een zogeheten adenovirus, dat als transportmiddel fungeerde voor een enkel hiv-gen. De gedachte achter deze combinatie was dat het 'veilige' virus de aandacht van de immuuncellen moest trekken en hen moest overhalen om hun afweerreacties tegen het hiv-eiwit te richten.

Een van ons (Weiner) werkte al acht jaar aan DNA-vaccins en hoopte nu overtuigend aan te kunnen tonen dat het mogelijk is met behulp van plasmiden een mens immuun te maken voor een gevreesde ziekteverwekker. Maar helaas brachten de testresultaten een gevoelige slag toe aan degenen die hun hoop hadden gevestigd op deze eerste generatie DNA-vaccins. De DNA-vaccins brachten maar een geringe -en soms zelfs geen enkele- afweerreactie tegen de vijf hiv-eiwitten teweeg, terwijl het vaccin op basis van het adenovirus een krachtige reactie veroorzaakte.
Voor de universitaire onderzoekers en hun collega's van de farmaceutische industrie was het een duidelijke zaak: de adenovirussen waren de beste kandidaten om mee verder te gaan bij de ontwikkeling van een vaccin tegen hiv.

De tegenvallende testresultaten kwamen niet als een volslagen verrassing, want ook in eerdere tests waren zwakke immuunreacties gemeten. Toch waren we teleurgesteld, want we hadden goede redenen om te verwachten dat het plasmide-vaccin zowel veilig als effectief zou zijn. In de overtuiging dat het oorspronkelijke idee wel degelijk klopte, zetten de onderzoekers zich weer aan de tekentafel om een techniek te bedenken die tot een krachtigere afweerreactie zou leiden. En die inspanningen beginnen nu vruchten af te werpen.

Er is inmiddels een nieuwe generatie plasmidevaccins ontwikkeld die bij dierproeven en bij klinische tests op mensen de gewenste reacties teweegbrengen en tevens de andere voordelen hebben die DNA-vaccins zo aantrekkelijk maken, bijvoorbeeld dat ze veilig zijn. Deze DNA-technologie wordt nu ook toegepast voor andere vormen van immuuntherapie en om medicijnen rechtstreeks op de plaats van bestemming af te leveren. Het ziet ernaar uit dat deze op DNA gebaseerde vaccins en behandelingen een groot succes zullen worden, want ze zijn geschikt voor diverse ziekten waarvoor op dit moment nog geen effectieve behandeling bestaat.

Basisprincipe

HOE WERKEN DNA-MEDICIJNEN?
Of ze nu bedoeld zijn om een ziekte te genezen of te voorkomen, in beide gevallen bestaan DNA-medicijnen uit plasmiden -minuscule cirkelvormige DNA-strengen- die zo zijn ontworpen dat ze een geselecteerd gen in het binnenste van een cel kunnen brengen. Zodra een plasmide binnen is, begint de cel het eiwit te produceren waarvoor het gen codeert.
In het geval van een antiviraal DNA-vaccin (zie afbeelding hieronder) brengen die viruseiwitten een immuunreactie teweeg die voorkomt dat het lichaam in de toekomst geïnfecteerd wordt door dat specifieke virus.

PRODUCTIE VAN DE VACCINEIWITTEN
Het via de huid toegediende DNA-vaccin dringt lokale huidcellen en enkele immuuncellen binnen, een proces dat transfectie wordt genoemd. De getransfecteerde cellen maken het door het plasmide geëncodeerde viruseiwit, een zogeheten antigeen. Wanneer de antigeen-eiwitten de cellen verlaten, worden ze opgenomen door steeds meer immuuncellen.

REACTIE VAN DE IMMUUNCELLEN
De immuuncellen die een antigeen bij zich dragen, gaan naar de lymfeklieren. Daar ontstaan door interacties met andere immuuncellen antistoffen en killer T-cellen, die zo zijn afgesteld dat ze het viruseiwit herkennen en in de toekomst elk virus zullen aanvallen dat dat eiwit bevat.

Toch een goed idee

Toen men in het begin van de jaren '90 serieus begon na te denken over de mogelijkheid mensen te vaccineren met behulp van DNA, was meteen duidelijk dat dit in al zijn eenvoud een elegant idee was. De plasmiden, die zodanig geconstrueerd zijn dat ze genen kunnen transporteren die coderen voor een of meer eiwitten van een ziekteverwekker, zetten de cellen van de ontvanger ertoe aan die eiwitten te produceren.
Zelf bevatten ze echter niet de instructies voor het maken van de gehele ziekteverwekker, dus bestaat er geen risico dat het vaccin de ziekteverwekker zelf in het lichaam van de gevaccineerde persoon brengt.

Wanneer de plasmiden een gastheercel binnengaan, een proces dat transfectie wordt genoemd, begint de machinerie die normaliter DNA decodeert het gen van de plasmide af te lezen en maakt het gewenste eiwit. Dat eiwit verlaat uiteindelijk de cel, ongeveer op dezelfde manier als virusdeeltjes zouden doen (zie illustratie hierboven). Eenmaal buiten de cel worden de eiwitten, die kenmerkend zijn voor de ziekteverwekker, door de immuuncellen herkend als lichaamsvreemde stoffen. Het immuunsysteem 'denkt' nu dat het lichaam is geïnfecteerd en zal ook in de toekomst dit lichaamsvreemde eiwit herkennen en erop reageren. Door alleen maar een cirkelvormige streng DNA die één gen bevat in het lichaam te brengen, kunnen we dus een immuniteit opwekken die beschermt tegen een complete ziekteverwekker.

DNA-vaccins zijn niet alleen simpel en veilig, ze hebben nog een aantal voordelen boven andere types vaccins. Ze kunnen bijvoorbeeld aanzienlijk sneller geproduceerd worden dan sommige traditionele vaccins -zoals die tegen griep- waarvoor 'levende' virussen gekweekt moeten worden. Daardoor neemt het productieproces minstens vier tot zes maanden in beslag.
Verder is DNA inherent stabiel bij kamertemperatuur (anders zouden onze lichaamscellen niet kunnen overleven), dus DNA-vaccins hoeven niet constant gekoeld te worden- een groot probleem bij het vervoer en de opslag van veel vaccins, vooral in ontwikkelingslanden.

Vanuit het gezichtspunt van de ontwerpers van vaccins heeft DNA nog een ander pluspunt dat er de afgelopen jaren toe heeft bijgedragen dat men opnieuw met deze technologie aan de slag is gegaan. Het immuunsysteem beschouwt de plasmiden niet als lichaamsvreemd materiaal -per slot van rekening zijn ze gemaakt van DNA- dus strikt gesproken wekt het vaccin zelf geen afweerreactie op. Alleen het eiwit waarvoor het gen van de plasmide codeert trekt meteen de aandacht van de patrouillerende immuuncellen.
Dat betekent dat een plasmide telkens opnieuw bij dezelfde ontvanger gebruikt kan worden om allerlei verschillende genen af te leveren, zonder dat het risico bestaat dat het lichaam immuniteit ontwikkelt tegen het DNA dat de genen vervoert en het vaccin zelf gaat aanvallen.

Helaas waren de zwakke immuunreacties bij de eerste tests met DNA-vaccins een ernstige tegenvaller. De belangrijkste oorzaak was vermoedelijk dat de plasmiden niet in voldoende cellen doordrongen, en als ze wel wisten binnen te komen, produceerden de cellen niet genoeg van de geëncodeerde eiwitten. Het gevolg was dat het immuunsysteem onvoldoende werd gestimuleerd.

De concurrerende methode -die gebruikmaakte van adenovirussen- zou uiteindelijk echter tegen een nog groter probleem aanlopen.
In 2007 startte het farmaceutische bedrijf Merck een grootschalige test van een hiv-vaccin dat een adenovirus met de naam AdHu5 gebruikte om genen van hiv te transporteren. Gezien de krachtige immuunreacties die waren waargenomen bij eerdere experimenten met adenovirussen, waren de verwachtingen hoog gespannen. In totaal kregen meer dan 1.800 hiv-negatieve proefpersonen het vaccin of een placebo toegediend bij deze klinische test, die bekendstaat als de STEP-test.

Naarmate de test vorderde, begon zich echter een verontrustend verschil tussen de beide groepen proefpersonen af te tekenen: de mensen die het vaccin kregen bleken niet beter tegen hiv beschermd dan degenen die de placebo kregen, en uiteindelijk leken ze zelfs extra vatbaar te worden voor hiv-infecties.
Van de 914 mensen in de vaccingroep werden er 49 hiv-positief en van de 922 in de placebogroep slechts 33.
Toen dit effect duidelijk werd, werd de STEP-test in de zomer van 2009 voortijdig stopgezet.
Wat er precies is misgegaan wordt nog onderzocht, maar veel wijst erop dat het adenovirus de voornaamste boosdoener was. Bij mensen die al immuun waren voor AdHu5, een virus voor een gewone verkoudheid, heeft het immuunsysteem vermoedelijk het virus zelf aangevallen.
Waarom sommige proefpersonen vatbaarder leken te worden voor hiv, is nog onduidelijk.

Comeback
In de jaren voor het STEP-onderzoek hadden onderzoekers die nog in de DNA-methode geloofden ijverig geprobeerd oplossingen te bedenken voor de complexe problemen die de eerste generatie plasmidevaccins teisterden. Daarbij richtten ze zich op alle aspecten van de activiteit van de plasmiden: ze zochten nieuwe manieren om de plasmiden in de cellen te krijgen, nieuwe methoden om de eiwitproductie te vergroten wanneer ze eenmaal binnen waren en toevoegingen die de reactie van het immuunsysteem op de eiwitten moesten versterken.

Tot de belangrijkste verbeterîngen die dit onderzoek heeft opgeleverd behoren nieuwe methoden om het vaccin op de plaats van bestemming te krijgen, want daardoor nemen veel meer cellen -waaronder de immuuncellen zelf- de plasmiden op. De plasmiden kunnen bijvoorbeeld in de huid worden toegediend, waar zich grote aantallen zogeheten antigeen-presenterende cellen bevinden, met behulp van transdermale pleisters of andere naaldloze systemen als Gene Gun en Bioject die vaccins injecteren met behulp van perslucht.
Deze methoden persen de plasmiden ook fysiek in meer cellen dan een traditionele injectie. Om een vergelijkbaar resultaat te bereiken wanneer een vaccin gewoon met een naald in de huid of een spier wordt geïnjecteerd, kan men na de injectie elektroporatie toepassen, een reeks elektrische pulsen die maken dat poriën in het celmembraan zich tijdelijk openen, zodat de plasmiden gemakkelijker binnen kunnen dringen. Elektroporatie kan de plasmide-opname door een cel wel met een factor duizend vergroten.

Vorderingen

ZORGEN DAT HET DNA AANSLAAT

Dankzij technieken die de effectiviteit van vaccins en behandelmethoden op basis van DNA vergroten, is er nu nieuwe hoop dat de DNA-aanpak een succes zal worden. Deze verbeteringen zorgen ervoor dat de plasmiden beter door de cellen worden opgenomen, dat de cellen vervolgens meer door de plasmiden geëncodeerde eiwitten produceren en dat het immuunsysteem krachtiger op deze eiwitten reageert.

VERBETERDE OPNAME

Het vaccin wordt met een naaldloos injectiesysteem in de huid toegediend, waar veel immuuncellen zitten. Een dergelijk injectiesysteem perst meer plasmiden rechtstreeks in de huid- en immuuncellen dan een traditionele injectiespuit.

Als de plasmiden met een gewone injectienaald worden ingebracht, kan de opname door de cellen worden verbeterd met behulp van een zwakke elektrische stimulatie, de zogeheten elektroporatie. De elektrische pulsen zetten de cellen ertoe aan korte tijd poriën te openen waardoor de plasmiden kunnen binnendringen.

VERBETERD ONTWERP VAN DE PLASMIDEN

De instructies voor het maken van het eiwit waarvoor het plasmide-gen codeert, kunnen worden 'geschreven' met verschillende reeksen DNA-'letters', maar door bepaalde sequenties te selecteren, kunnen we de hoeveelheid eiwitten die een cel produceert vergroten.

BETERE STIMULERING VAN HET IMMUUNSYSTEEM De plasmide-genen kunnen ook coderen voor stoffen die cellen stimuleren, de zogeheten adjuvanten. Als er tegelijk met de antigenen ook adjuvanten worden geproduceerd, reageert het immuunsysteem krachtiger op het viruseiwit.

Het beste synoniem
De vaccins zelf zijn ook verbeterd door allerlei verfijningen van de DNA-sequenties van de genen die de plasmide met zich meedraagt. Een van die verfijningen is de codon-optimalisatie, waarbij de instructies van het gen zodanig worden 'geschreven' dat de cel ze gemakkelijker kan uitvoeren. Een codon is een combinatie van drie DNA-'letters' die codeert voor een van de aminozuren waaruit een eiwit is opgebouwd.
Sommige aminozuren kunnen worden aangeduid met meer dan een codon, maar cellen hebben meestal een voorkeur voor één van die 'synonieme' codons en vertalen dat gemakkelijker dan de andere. Door de beste codons te kiezen, kunnen we de productie van het gewenste eiwit dus verhogen. Door andere aanpassingen van de gensequentie kunnen we ook de stabiliteit en nauwkeurigheid vergroten van de transcriptie van boodschapper-RNA die de cel feitelijk 'leest' om het eiwit te maken, waardoor de aanmaak van eiwitten sneller verloopt.

Aan het begin van elk gen zit een stukje DNA dat de leader-sequentie heet en dat als eerste door de cel wordt vertaald wanneer hij een eiwitmolecuul wil maken. Wanneer we de leader-sequentie van een gen optimaliseren, worden de uiteindelijke eiwitmoleculen stabieler.
Sommige leader-sequenties kunnen zelfs aangeven dat een bepaald eiwit door de cel uitgescheiden moet worden. Dat is een groot voordeel, want dan kunnen de immuuncellen de lichaamsvreemde eiwitten zowel binnen als buiten de getransfecteerde cellen tegenkomen. Die twee situaties leiden tot enigszins verschillende afweerreacties, en de combinatie van die twee types reacties versterkt de algehele immuniteit die het vaccin teweegbrengt.

Een laatste belangrijke verbetering heeft betrekking op de zogeheten adjuvanten, hulpstoffen die meestal aan traditionele vaccins worden toegevoegd om sterkere reacties van het immuunsysteem op te wekken. In sommige gevallen kan een adjuvant zelfs de reactie van het immuunsysteem in een bepaalde richting sturen, zodat het bijvoorbeeld meer T-cellen gaat produceren die geïnfecteerde lichaamscellen opsporen en doden, in plaats van antistoffen die proberen te verhinderen dat ziekteverwekkers de cel binnendringen.
Zo is van een chemische verbinding met de naam Vaxfectin aangetoond dat hij de antistoffenreactie op een DNA-vaccin tegen influenza met een factor 200 versterkt.
Een andere adjuvant -Resiquimod- wordt in DNA-vaccins gebruikt om een krachtige immuunreactie op te wekken waarbij zowel T-cellen als antistoffen worden geproduceerd.

De DNA-techniek heeft nog een ander belangrijk voordeel. Als een adjuvant achteraf aan een kant-en-klaar vaccin wordt toegevoegd, kan dat problemen opleveren voor de emulgering of de stabiliteit van de samenstelling. Maar met de nieuwe techniek kunnen de vaccinontwikkelaars het gen dat codeert voor een adjuvantmolecuul direct in een plasmide integreren.
Cellen die de plasmide opnemen zullen dan zowel de geëncodeerde adjuvant als de vaccineiwitten produceren. Door genen voor adjuvanten toe te voegen aan een DNA-vaccin, kunnen we -zelfs als de plasmide al is geoptimaliseerd zoals hierboven beschreven- de immuunreacties nog minstens vijf keer sterker maken.

Deze geavanceerde plasmidevaccins, die voor verschillende toepassingen op maat gemaakt kunnen worden, zijn niet te vergelijken met de simpele, voor een eiwit coderende constructies waar de onderzoekers jaren geleden mee begonnen. Dankzij de optimalisering van de plasmiden en de verbeterde methoden om het gen op de plaats van bestemming te krijgen was de DNA-techniek klaar voor een comeback op het moment dat het STEP-experiment begon.
Sterker nog: het ziet ernaar uit dat de DNA-aanpak ook heel geschikt is voor andere toepassingen dan de klassieke vaccinatie, bijvoorbeeld om medicijnen met behulp van plasmiden op een bepaalde plaats in het lichaam af te leveren of voor immunotherapieën tegen sommige vormen van kanker.

Vele toepassingen

Nu het mogelijk is genen op een veilige manier in de cellen te brengen en die ertoe aan te zetten op een efficiënte manier de geëncodeerde eiwitten te produceren, komen tal van nieuwe potentiële behandelmethoden binnen handbereik.
Het ziet er zelfs naar uit dat deze op DNA gebaseerde therapieën nog eerder een plaatsje in de klinische praktijk zullen veroveren dan de DNA-vaccins. Anders dan conventionele medicijnen, die vaak bestaan uit kleine chemische moleculen, brengen DNA-therapieën een gen naar een bepaalde plaats van het lichaam om een kwaal te bestrijden. Maar in tegenstelling tot de traditionele gentherapie wordt de plasmide niet blijvend in het celgenoom van de ontvanger geïntegreerd - het blijft zelfs niet permanent in de cel, waardoor complicaties vermeden worden die in het verleden de vooruitgang op het gebied van de gentherapie hebben bemoeilijkt.

Zoals dat vaak gaat met nieuwe technieken, zijn de eerste successen met plasmidetherapieën geboekt bij dieren. Een van die therapieën, die al is goedgekeurd voor toepassing bij varkens, is bedoeld om miskramen te voorkomen. Wanneer het middel aan zwangere zeugen wordt toegediend in combinatie met elektroporatie, dringt de plasmide binnen in de lichaamscellen van de zeug, die vervolgens het hormoon GHRH (growth hormone-releasing hormone) aanmaken dat het overleven van de foetus bevordert. Een van de voordelen van deze behandeling is dat hij bij zo'n groot dier al na één injectie aanslaat, wat een gunstig voorteken is voor toepassing bij mensen.

Er worden momenteel al verschillende grootschalige klinische tests bij mensen uitgevoerd (zie tabel hierboven) met de DNA-techniek. Bij een daarvan leveren de plasmiden genen af voor eiwitten die groeifactoren worden genoemd en die stamcellen mobiliseren om hartfalen te bestrijden.

Een andere test maakt gebruik van een plasmide die codeert voor een groeifactor met de naam IGF-1 om een groeistoornis te behandelen bij mensen die lijden aan de aangeboren immuunziekte SCID (severe combined immunodeficiency).

Een derde test richt zich op kritieke ischemie, een stoornis van de bloedsomloop die notoir moeilijk te behandelen is. De plasmiden coderen voor factoren die de groei van nieuwe bloedvaten bevorderen, en zo is misschien te voorkomen dat het getroffen lichaamsdeel moet worden geamputeerd.

Een ander type behandelingen, de biologische immunotherapie op basis van DNA, combineert de sterke punten van een DNA-behandeling met die van een DNA-vaccin, door een gen af te leveren dat het lichaam ertoe aanzet een afweerreactie op gang te brengen tegen een al bestaande ziekte, bijvoorbeeld een tumor of een chronische virusinfectie. Zo is er een klinische test begonnen waarbij men gebruikmaakt van DNA dat codeert voor viruseiwitten om de immuuncellen ertoe aan te zetten tumoren aan te vallen die zijn veroorzaakt door het humaan papillomavirus (HPV).
De eerste resultaten van deze test laten zien dat bij de helft van de proefpersonen de T-cellen reageren op de HPV-eiwitten, en dat bij tachtig procent hoge concentraties antistoffen ontstaan.
In een andere klinische test wordt momenteel een vorm van immunotherapie met DNA uitgeprobeerd tegen het hepatitis-C-virus. Dat de eerste resultaten van deze beide tests bemoedigend zijn is heel belangrijk, want tot op heden bestaan er geen effectieve immunotherapieën tegen HPV-tumoren of hepatitis-C.

Ook op dit gebied zijn veterinaire toepassingen al een stuk verder gevorderd dan die voor de mens. Onderzoekers die kanker bij de mens bestuderen zijn erg opgetogen over een op DNA gebaseerde therapie waarmee melanoom bij honden behandeld wordt. Het middel wordt geproduceerd door het farmaceutische bedrijf Merial, en honden die ermee worden behandeld overleven na de diagnose gemiddeld zes keer zo lang als niet behandelde honden.
Deze biologische immunotherapie op basis van DNA laat zien dat er een grote kans is dat de nieuwe generatie DNA-therapieën zal slagen waar voorgaande pogingen hebben gefaald.

Hoop voor de toekomst

De afgelopen tien jaar zijn er tientallen klinische tests uitgevoerd met DNA-medicijnen en DNA-vaccins. De voordelen van de DNA-aanpak zijn vooral duidelijk bij de plasmide-versies van griepvaccins.
Ons onderzoeksteam heeft een griepvaccin ontwikkeld dat momenteel bij mensen wordt getest, nadat was gebleken dat het dieren beschermt tegen verschillende stammen van de 'gewone' griep, maar ook tegen de dodelijke vogelgriep H5N1 die de afgelopen vijf jaar honderden mensen heeft geïnfecteerd. Dat het vaccin zo'n brede bescherming biedt, komt doordat de plasmiden zogeheten consensus-sequenties van genen van griepvirussen bevatten.
De viruseiwitten waarvoor die genen coderen lijken op de eiwitten van een heleboel verschillende griepstammen. Deze vaccins zouden een eind kunnen maken aan het probleem dat een griepprik soms niet werkt tegen de specifieke griepstam die in een bepaald jaar de kop opsteekt.

De nieuwe griepstam HIN1, die verleden jaar opdook en een wereldwijde pandemie veroorzaakte, maakt nog eens duidelijk dat het hoog tijd wordt voor een nieuwe benadering van de vaccinkwestie. De traditionele methoden om vaccins te maken dreigden te kort te schieten toen erin de loop van de zomermaanden plotseling grote hoeveelheden geproduceerd moesten worden. Daarentegen slaagde het farmaceutische bedrijf Vical er in mei 2009 in binnen twee weken een experimentele DNA-versie van een H1N1-vaccin te maken. Als zo'n vaccin al getest en goedgekeurd was geweest, had het minstens twee maanden eerder in grote hoeveelheden ge- produceerd kunnen worden dan de standaardvaccins. Het vaccin van Vical verkeert momenteel in de eerste fase van klinische tests en de resultaten zijn hoopgevend.

Omdat het ernaar uitziet dat DNA-vaccins en DNA-therapieën ziekten kunnen bestrijden waartegen geen andere remedie bestaat, is de DNA-benadering ook terug in de race om een vaccin tegen hiv te ontwikkelen. Een vaccin dat momenteel klinisch wordt getest, Pennvax-B, bevat drie genen van het hiv-virus en een aantal genen die coderen voor adjuvantmoleculen. Het wordt toegediend in combinatie met elektroporatie.

Twee andere vaccins worden getest met een strategie die inhoudt dat plasmiden eerst de immuuncellen 'leren' de hiv-eiwitten te herkennen, waarna er een ander type vaccin wordt toegediend dat de eerste afweerreactie versterkt.
Een van deze vaccins, GeoVax, wordt gecombineerd met het MVA-vaccin (modified vaccinia Ankara) om de immuunreactie te versterken. En de ironie wil dat het Vaccine Research Center van het Amerikaanse Instituut voor Volksgezondheid momenteel een ander op DNA gebaseerd hiv-vaccin test waarbij de immuunreactie wordt versterkt door twee hiv-vaccins op basis van adenovirussen - de aanvankelijke concurrenten van de DNA-aanpak.

Uit het feit dat verscheidene DNA-vaccins al worden toegepast bij dieren en in een gevorderd stadium verkeren van klinische tests bij mensen voor ziekten die tot op heden moeilijk te behandelen zijn, blijkt wel hoever de plasmide-techniek al is voortgeschreden. Dankzij indrukwekkende vorderingen op dit terrein zijn er de afgelopen tien jaar de meest creatieve vaccins en therapieën ontwikkeld die ooit zijn getest voor de behandeling van mensen. Het is dan ook begrijpelijk dat de onderzoekers die zich met grote inzet over deze technologie hebben ontfermd toen ze nog in de kinderschoenen stond, een zekere trots voelen nu ze zien dat ze, na een moeilijke jeugd, een schitterende toekomst tegemoet gaat.

De nieuwe plasmiden zijn geschikt voor ziekten
waar nog geen behandeling voor bestaat

Matthew P. Morrow en David B. Weiner werken beiden aan de Universiteit van Pennsylvania.

Morrow doet als postdoctoraal onderzoeker al bijna tien jaar onderzoek aan het hiv-virus en houdt zich tegenwoordig vooral bezig met vaccins en immunotherapieën op basis van DNA.

Weiner is hoogleraar pathologie en geneeskunde en geeft leiding aan het onderzoeksprogramma "Gentherapie en Vaccins" van de universiteit. Hij is een pionier op het gebied van DNA-vaccins en heeft als eerste klinische tests uitgevoerd met vaccins op basis van plasmiden. Verder werkt hij als adviseur voor de FDA en voor tal van bedrijven die vaccins en medicijnen op basis van plasmiden proberen te ontwikkelen.

Steriele bloedvergiftiging bij ongeluksslachtoffers komt door mitochondriën,

Veel dodelijke slachtoffers van ongelukken overlijden niet aan de opgelopen verwondingen, maar aan later optredende ontstekingsreacties. Als die uit de hand lopen, kunnen ze alle organen uitschakelen. Vaak is er geen bacterie in het spel. Het overkomt mensen met een botbreuk zonder uitwendige verwondingen.

Volgens onderzoekers uit Boston spelen mitochondriën die uit dode cellen vrijkomen hierbij een rol. Omdat mitochondriën, de energiecentrales van cellen, in bepaalde opzichten op bacteriën lijken, worden ze door cellen van het immuunsysteem abusievelijk daarvoor aangezien (Nature, 4 maart).

Of die ontstekingen nu worden veroorzaakt door bacteriën of iets anders, de symptomen zijn dezelfde: koorts, een verhoogde hartslag, een dalende bloeddruk en een snel om zich heen grijpende ontstekingsreactie. Bij bacteriële infecties spreekt men van bloedvergiftiging of sepsis. De ontstekingen worden daarbij veroorzaakt door neutrofiele cellen van het immuunsysteem. Deze herkennen het DNA en bepaalde eiwitten die veel bacteriën gemeenschappelijk hebben en trekken ertegen ten strijde door ontstekingsreacties op gang te brengen.

Hoe dezelfde symptomen kunnen ontstaan zonder dat er sprake is van een bacteriële infectie was lang volstrekt duister. Het idee dat de mitochondriën uit beschadigde cellen een rol zouden kunnen spelen, is minder vreemd dan het lijkt. Aangenomen wordt dat deze energiefabriekjes van de cel -in iedere cel zitten er 100 tot 1.000- het overblijfsel zijn van een in de loop van de evolutie ontstane symbiose tussen een bacterie en een grotere, kernhoudende cel. De resten ervan zijn zichtbaar: mitochondriën hebben nog eigen, circulaire DNA-moleculen en eiwitten die soms sterk op die van bacteriën lijken.

De onderzoekers toonden aan dat in het bloed van traumapatiënten zonder open wonden veel meer mitochondriaal DNA voorkomt. En dat zowel het mitochondriale DNA als de eiwitten de neutrofiele cellen op dezelfde manier activeren tot ontstekingsreacties als hun bacteriële evenknieën. De onderzoekers hopen dat hun werk zal bijdragen aan een effectievere behandeling van ernstig gewonde patiënten.

Huup Dassen

Afweer tegen infectie is vooral goed als T-cellen snel delen

Ons afweersysteem kan sterk op een infectie reageren doordat afweercellen die het virus herkennen snel gaan doelen. De kracht van die reactie wordt dus niet bepaald door de efficiëntie waarmee de juiste afweercellen dat virus vinden. Die T-cellen blijken dat contact mer een virus dat ze kunnen bestrijden, zeer efficiënt te leggen. Onderzoekers van het Nederlands Kanker Instituut halen daarmee, samen met buitenlandse collega's, een oude theorie binnen de immunologie onderuit (Science, 4 september).

De resultaten van het onderzoek zijn belangrijk omdat de herkennings- en groeimechanis men van T-cellen de basis van vaccinatie vormen. Bij het vaccinonderzoek wordt vaak geprobeerd om de herkenning door T -cellen te verbeteren.
Maar dit onderzoek wijst uit dat die al erg efficiënt is. Vaccinonderzoekers kunnen zich daarom waarschijnlijk beter op de vermenigvuldiging van T-cellen richten.

T-cellen zijn cellen van het afweersysteem die in bloed en lymfe zitten. Ze herkennen lichaamsvreemde moleculen en ruimen vervolgens de lichaamscellen op waar die in zitten.

Er kunnen ontzettend veel verschillende lichaamsvreemde eiwitten in het lichaam komen, afkomstig van virussen, bacteriën en schimmels, en allemaal worden ze bestreden. Ieder mens heeft daarvoor vanaf de geboorte 200 miljard verschillende T-cellen. Van iedere T-cel wordt kort na de geboorte getest of hij niet per ongeluk lichaamseigen moleculen aanvalt. Als ze dit wel doen, worden ze opgeruimd.

Bij iemand die nog niet eerder aan een bepaald virus is blootgesteld, herkent maar één op de honderdduizend T-cellen dat virus. De juiste T-cel moet het lichaamsvreemde molecuul dus maar net tegenkomen, daarom werd jarenlang gedacht dat de herkenning van het virus de snelheid en intensiteit van de afweerreactie bepaalt.

Om een virus te kunnen vernietigen moet de T-cel zich na de herkenning van het virus snel gaan delen. Nadat een T-cel zich aan de geïnfecteerde cel heeft gebonden, komen er moleculen vrij die de cel doden -met het binnengedrongen virus.

De onderzoekers vergeleken de reacties van het immuunsysteem bij verschillende virussen en verschillende maten van infectie met elkaar. De herkenning van het virus bleek erg efficiënt te verlopen omdat het aantal T-cellen dat wordt geactiveerd nagenoeg constant bleef. De toename van T-cellen na de herkenning bleek juist wel te verschillen.
Djoke Hendriks

Virusmedicijn laat de afweer geïnfecteerde cellen vernietigen

Een nieuw antiviraal medicijn breekt radicaal met de oude aanpak van virusziekte die direct tegen de virusdeeltjes zijn gericht. De uitvinders denken dat het middel tegen een groot aantal verschillende virussen werkt. Bovendien kunnen de ziekteverwekkers er niet resistent tegen worden, aldus de ontwikkelaars van de universiteit van Texas en het bedrijf Peregrine Pharmaceuticals (Nature medicine, online 23 november).

Fosfatidylserine (geel) ligt normaal alleen binnenin het celmembraan.
Door een infectie floept het naar buiten en is bruikbaar als 'vlag' om
geïnfecteerde cellen te laten vernietigen.

PEREGRINE PHARMACEUTICALS

Virussen kunnen resistent worden tegen medicijnen die een onderdeel van hun structuur of stofwisseling blokkeert. Door mutaties veranderen virussen voortdurend hun structuur, of omzeilen de geblokkeerde stap in hun stofwisseling, zodat er resistente stammen ontstaan.

Het nieuwe medicijn valt echter niet het virus zelf aan. Het markeert cellen die door het virus zijn geïnfecteerd. Die cellen worden vervolgens door het afweersysteem vernietigd, inclu- sief aanwezige en ontsnapte virusdeeltjes. Het is allemaal gebaseerd op een verandering die een celmembraan ondergaat als een virus de cel infecteert. Zo'n membraan bestaat uit twee lagen lipiden. Dat zijn vetachtige moleculen waarvan veel verschillende soorten in het membraan voorkomen.
Eén van die lipiden, fosfatidylserine, zit normaal gesproken alleen in de binnenste laag. Bij een cel die door een virus is geïnfecteerd, verschijnt fosfatidylserine echter ook aan de buitenkant.

Het nieuwe middel, bavituximab, is een antistof die aan fosfatidylserine bindt, waarop het immuunsysteem reageert en de cel vernietigt.

De onderzoekers hebben het middel nog niet uitgebreid bij mensen getest. Wel bij cavia's en muizen. De cavia's kregen een dodelijk hoeveelheid Pichinde-virus ingespoten. De helft van de dieren genas na een injectie van bavituximab.
Dieren die een nepmiddel kregen, gingen allemaal dood.

Het Pinchide-virus veroorzaakt hoge koorts en bloedingen en is door het Pentagon op de lijst van mogelijke bioterroristische wapens gezet.

Bavituximab bleek muizen te beschermen tegen het cytomegalovirus, waar transplantatie- en aidspatiënten vaak mee kampen.
Bavituximab wordt momenteel getest bij patiënten met hepatitis C. Het lijkt veilig te zijn en de hoeveelheid virus in het bloed loopt duidelijk terug.

Huup Dassen

Falende macrofagen bezorgen muizen auto-immuunziekte.
Nienke van Trommel in NRC 5 juni 2004, p. 47.

Muizen krijgen een auto-immuunziekte als het gen voor het signaaleiwit MFG-E8 is uitgeschakeld. Hun afweersysteem vernietigt dan hun eigen weefsel. De muizen waarin het gen is uitgeschakeld kunnen een belangrijk model worden voor onderzoek naar levensbedreigende auto-imuunziekten, zoals systemische lupus erythomatosus (SLE).

De oorzaak van de auto-immuunziekte bij de muizen zit in de macrofagen die stervende cellen opruimen. Zonder MFG- E8 verliezen de macrofagen hun eetlust. De stervende cellen lekken daardoor erfelijk materiaal uit hun celkern. En dat materiaal zorgt voor een heftige afweerreactie die zich tegen eigen weefsel richt (Science, 21 mei 2004).

Stervende of apoptotische cellen geven een signaal af aan het afweersysteem dat ze moeten worden opgeruimd: het eiwit PS (fosfatidylserine) dat normaal aan de binnenzijde van het celmembraan zit, gaat aan de buitenkant zitten. In de reageerbuis was aangetoond dat MFG-E8 (milk fat globule epidermal growth factor 8) een verbinding vormt tussen PS op de stervende cel en een gespecialiseerde macrofaag. Na de binding omhult de macrofaag de cel en breekt hem af.

Japanse onderzoekers hebben bij muizen het gen voor MFG-E8 uitgeschakeld. De dieren kregen binnen 40 weken na hun geboorte een auto-immuunziekte. Vooral de afweer tegen materiaal uit de celkern nam snel toe, tot wel het duizendvoudige vergeleken met normale muizen.
Bij analyse zagen de onderzoekers dat de macrofagen nog wel aan stervende cellen binden, maar dat opeten niet lukt. In gezonde muizen verorbert een macrofaag gemiddeld 1,2 apoptotische cellen. In de MFG-E8-loze muizen verschalkte één macrofaag maar gemiddeld 0,3 apoptotische cellen. Zodra kunstmatig MFG-E8 werd toegevoegd, namen de macrofagen de stervende cellen beter op, bijna evenveel als bij de macrofagen van normale muizen. Tenslotte toonden de onderzoekers met kleurstof en elektronenmicroscopie aan dat macrofagen van muizen zonder MFG-E8, celkernen van gestorven cellen op hun celoppervlak droegen, maar ze niet vernietigden. Een gevolg van auto-immuunziekten is dat eiwitcomplexen van de afweeropwekkende stof, gekoppeld aan eiwitten van afweercellen (antilichamen) door hun omvang in de nieren blijven steken en daar een chronische ontsteking veroorzaken. Het gevolg is eiwitverlies uit de nieren. Acht van de tien muizen zonder MFG-E8, leden aan een dergelijk eiwitverlies in de urine. De onderzoekers verwachten dat er met hun muizenmodel nog veel onderzoek gedaan kan worden naar de rol en het mechanisme van het opruimen van apoptotische cellen.

John J.L. Jacobs; Tumor immunologie: je afweersysteem vecht tegen kanker. Mens & Wetenschap, jrg. 30, dec. 2003, p. 421-425.

 

Tumor immunologie: je afweersysteem vecht tegen kanker

Ongeneeslijk zieke kankerpatiënten genezen soms 'spontaan'.
Niet zelden begint de genezing na een zware infectie. Aangezien een infectie het afweersysteem stimuleert, werd de suggestie geopperd dat het afweersysteem op eigen kracht een kankergezwel kan opruimen. In de eerste experimenten met proefdieren werden bacteriën gebruikt om het afweersysteem te activeren. Soms bleek deze aanpak succesvol bij de bestrijding van 'ongeneeslijke' tumoren. Sindsdien wordt, met wisselend succes, het afweersysteem gestimuleerd om tumoren te laten verdwijnen.

Huidige anti-kanker therapie

Een goedaardig kankergezwel groeit niet hard en blijft beperkt tot het weefsel waarin het groeit. Goedaardige gezwellen worden meestal operatief verwijderd.
Kwaadaardige tumoren kunnen echter ook nog uitzaaiingen (metastasen) veroorzaken. Dit zijn losgeraakte 'op hol geslagen' cellen die zich op een andere plek in het lichaam kunnen nestelen en daar gaan woekeren. In dat geval, kan vaak alleen de oorspronkelijke tumor worden verwijderd, maar niet de uitzaaiingen. Echter, de uitzaaiingen zijn meestal de belangrijkste oorzaak van de dood van de patiënt. Het behandelen van uitzaaiingen is moeilijk, omdat ze vaak op vele plaatsen in het lichaam verdeeld zitten. Hierdoor is het onmogelijk ze via een operatie te verwijderen.

Een ideale therapie valt alleen kankercellen aan en laat de gezonde lichaamscellen met rust. Bestaande therapieën als chemotherapie en bestraling doden inderdaad de snel delende tumorcellen. Maar helaas delen ook vele lichaamscellen zich snel, waaronder die van de darmen, huid, haren en de bloedvormende cellen uit het beenmerg. Het aspecifieke doden van normale cellen door deze therapieën zorgt voor bijwerkingen zoals haaruitval, schraalheid van de huid en onderdrukking van het afweersysteem. Omdat deze bijwerkingen dodelijk kunnen zijn voor de patiënt kan de huidige anti-kanker therapie niet met volle kracht worden ingezet.

De kracht van het afweersysteem.

Bij sterfte van de patiënt is de tumor in gewicht vaak 1 - 2 % van het lichaamsgewicht. Orgaantransplantaties hebben laten zien dat het afweersysteem hele organen (nier, hart, etc.) kan afstoten. De snelheid van afstoting is verschillend, soms in een tijdsbestek van uren, maar als de reactie minder fel is kan het ook dagen, weken, maanden of jaren duren.

De tumoren in de kliniek die onbehandelbaar zijn voor standaard anti-kanker therapie zijn ongeveer even groot als bovengenoemde getransplanteerde organen die door het afweersysteem kunnen worden vernietigd. De kracht van het afweersysteem zou dus in theorie voldoende moeten zijn om een gezwel op te ruimen. Aangezien het afweersysteem door het hele lichaam werkt kunnen op deze manier ook de uitzaaiingen door het hele lichaam worden opgeruimd. Maar dat het niet zo eenvoudig werkt komt verderop aan bod.

Kan een tumor worden aangevallen door het afweersysteem?

Tumoren, en met name de kwaadaardige, verschillen in nogal wat eigenschappen van normaal weefsel. De meeste tumoren maken eiwitten die je niet in normale cellen verwacht, niet zelden zijn het eiwitten die alleen in embryonale cellen voorkomen. Ook kunnen eiwitten veranderd zijn door mutaties in de genen. Andere eiwitten functioneren als tumor antigenen, deze speciale eiwitten worden dus door het afweersysteem herkend als 'tumor-eiwitten'.

Het woord antigeen is een samenstelling van antistof-genererend. Een antigeen is dus een stofje waarop het afweersysteem kan reageren door het maken van een antistof gericht tegen het antigeen.
Aanvallen gericht op bepaalde (veranderde) eiwitten gebeuren door het specifieke deel van het afweersysteem. Een ander deel van de afweer tegen tumoren is de natuurlijke afweer. Sommige eiwitten die belangrijk zijn voor de normale functie en bescherming van de cel zijn soms niet aanwezig in tumorcellen. Hierdoor zijn kankercellen vaak kwetsbaarder voor aanvallen van het afweersysteem. Nog een verschil tussen normaal weefsel en tumorweefsel zit hem in de bloedvaten. Omdat een tumor snel groeit zijn de bloedvaten in het gezwel vaak jong, en niet zelden ook nog anders dan normale bloedvaten in het weefsel.

Tenslotte is ook het weefsel rond de cellen (de extracellulaire matrix) in tumoren anders dan in gewoon weefsel. Al deze verschillen tussen normaal weefsel en tumor weefsel maakt dat het afweersysteem gericht actie kan ondernemen tegen de tumor. Hierbij speelt de samenwerking tussen natuurlijke en specifieke afweer een grote rol. De natuurlijke afweer kan zorgen dat specifieke afweer ontstaat. De specifieke afweer op zijn beurt kan de natuurlijke afweer stimuleren.

Afweer van nature

Het afweersysteem kent twee hoofdprincipes: de natuurlijke afweer en de specifieke afweer. Natuurlijke afweer is altijd aanwezig, maar kan worden versterkt en worden ingezet door de specifieke afweer.
- De specifieke afweer ontstaat pas na blootstelling aan de vreemde 'stof'.
Een voorbeeld van specifieke afweer is de immuniteit tegen kinderziektes zoals de waterpokken.
- De natuurlijke afweer begint bij de barrière met de buitenwereld (1e afweerlinie), zoals de huid, slijmvliezen en lysozyme (enzym dat bacterie ten gronde richt) in zweet en traanvocht.

Kanker ontstaat echter door verlies van regulatie van celgroei in de eigen lichaamscellen. De woekering begint van binnenuit, dus de 1e afweerlinie wordt omzeild.
In vrijwel alle weefsels en organen van het lichaam bevinden zich macrofagen en dendritische cellen. Beide cellen komen het weefsel binnen als monocyten vanuit het bloed en vinden hun oorsprong in het beenmerg. Beide cellen hebben uitlopers, die met name bij de dendritische cel lijken op de dendrieten van zenuwcellen. Zowel macrofagen als dendritische cellen spelen een rol binnen het afweersysteem, maar met een totaal verschillende taak. Daarom worden ze tegenwoordig als twee totaal verschillende celpopulaties gezien.

Dendritische cellen (1) spelen een cruciale rol bij het ontstaan van specifieke immuniteit (daarover is verderop meer te lezen).
Macrofagen (2) ruimen onder normale omstandigheden weefselafval, zoals dode cellen op. Bij een ontsteking kunnen macrofagen geactiveerd worden door bacteriën en/of door het specifieke afweersysteem. Geactiveerde macrofagen kunnen bacteriën doden en mits voldoende sterk geactiveerd ook cellen. Ook neutrofiele granulocyten kunnen op deze manier worden geactiveerd om bacteriën en eventueel cellen te doden. De neutrofielen bevinden zich normaal in de bloedcirculatie, maar worden in geval van ontsteking razendsnel gerekruteerd.

Een derde celtype (3) zijn de natural killer (NK) cellen. NK-cellen kunnen van nature virusgeïnfecteerde cellen en sommige kankercellen doden. De meeste gezwellen die ontstaan zijn echter ongevoelig voor niet-geactiveerde NK-cellen. Het specifieke afweersysteem kan NK-cellen activeren tot een sterkere activiteit tegen kankercellen.

Specifieke afweer en immuniteit

Drie verschillende typen lymfocyten zijn verantwoordelijk voor de specifieke afweer, te weten B-cellen, Helper T cellen en celdodende (cytotoxische) T-cellen.
B-cellen produceren antistoffen,
celdodende T-cellen doden specifiek cellen die ze herkennen en
Helper T-cellen zorgen voor de sturing van de afweer.
Zoals alle cellen van het afweersysteem komen ook lymfocyten oorspronkelijk uit het beenmerg.

Maar lymfocyten hebben ook een unieke eigenschap: elke lymfocyt heeft een andere specifieke receptor waarmee die een bepaald eiwit herkent.
Met z'n allen kunnen ze vrijwel alle mogelijke eiwitten herkennen. Om te voorkomen dat lymfocyten eiwitten van het eigen lichaam herkennen en daar op gaan reageren, worden die lymfocyten eruit geselecteerd. Voor B-cellen gebeurt dat in het beenmerg, voor de beide type T-cellen in de thymus, een klein afweerorgaantje, dicht bij het hart gelegen. Hierdoor heeft iedereen dus een grote groep lymfocyten die elk binden aan één lichaamsvreemd eiwit, maar allemaal tezamen reageren ze met alle mogelijke lichaamsvreemde eiwitten.

Het ontstaan van specifieke afweer

Specifieke afweer wordt opgewekt door en is gericht tegen lichaamsvreemde eiwitten die aanwezig zijn in het weefsel. Na opname van deze eiwitten, gaan de dendritische cellen via afvoerende lymfe uit het weefsel, naar de lymfeknoop. Daar presenteren de dendritische cellen op verschillende manieren de eiwitten aan de verschillende lymfocyt-typen. De dendritische cellen laten de lymfocyten niet alleen de eiwitten uit het weefsel zien, maar geven ook nog extra informatie. Die extra informatie is bedoeld om de afweerreactie te sturen, en heet co-stimulatie.
De belangrijkste co-stimulatie wordt opgewekt als het weefsel 'gevaar' loopt.

Gevaar kan iets zijn waarvan het lichaam weet dat het gevaarlijk is, zoals verschillende typen bacteriën en gisten. Op de buitenkant van bacteriën en gisten zitten bepaalde suikerverbindingen die weer op bepaalde eiwitten geplakt zitten. Het immuunsysteem kan deze vreemde suikerverbindingen onderscheiden van de lichaamseigen suikerverbindingen. Want alle eiwitten aan de buitenkant van de cellen van de mens zijn voorzien zijn van zeer specifieke suiker-structuren. Ook stress-eiwitten (heat shock proteins) kunnen duiden op gevaar, zij komen vrij als cellen zich niet zo lekker voelen (bijvoorbeeld bij zuurstoftekort) of als de cellen dood gaan.

Behalve dat de dendritische cel met co-stimulatie vertelt dat er gevaar is, vertelt deze ook wat voor soort gevaar het is, en hoe het afweersysteem moet reageren. De co-stimulatie door de dendritische cel kan de afweerreactie sturen doordat een bepaald type helper T-cellen ontstaat, type 1 of 2.
Type 1 helper T-(Th1)cellen stimuleren de aanmaak van celdodende T-cellen (zie ook afbeelding 2).
Type 2 helper T-(Th2)cellen stimuleren de aanmaak van antistoffen door B-cellen.
Indien co-stimulatie niet aanwezig is, dan stimuleren de dendritische cellen het ontstaan van regulerende T-cellen (Tr1).

De Tr1-cellen zorgen op hun beurt dan weer voor suppressor T-(Ts)cellen. Deze Ts en Tr1 cellen beschermen het weefsel door de afweerreactie te onderdrukken. Deze onderdrukking van het afweersysteem noemen we actieve tolerantie.
De Th1, Th2 of Tr1 cellen die gevormd zijn blijven aanwezig om de afweerreactie te sturen in 'hun' richting, en remmen elkaars activiteit. Dus als de afweerreactie éénmaal een bepaalde 'keuze' heeft gemaakt wordt het moeilijker om van keuze te veranderen.

Cytokines in de afweer

Cytokines zijn kleine eiwitten die door de cellen van het afweersysteem veel worden gebruikt om met elkaar te communiceren (zie afbeelding 1).
De meeste cytokines kennen vele verschillende activiteiten, mede afhankelijk van de cel die het cytokine opvangt. Bij de hierboven vermelde Th1, Th2 en Tr1 cellen horen bepaalde groepen cytokines. Aanwezigheid van die cytokines stimuleert hun eigen type afweerreactie. Is een bepaalde groep cytokines aanwezig dan stimuleert deze ook een bepaalde afweerreactie.

De cytokines remmen meestal andere typen afweerreacties.
Interleukine 12 (IL-12) en interferon-lambda horen bij Th1 reacties.
IL-4 en IL-5 bij Th2 reacties.
IL-2 vooral bij Th1, maar ook bij Th2.
IL-10 en Transforming Growth Factor-bèta (TGF-bèta) horen bij de Tr1 respons van actieve tolerantie. Dit is ook een van de oorzaken waarom TGF-bèta, zoals de naam al zegt, (transforming) kanker groei bevordert.
Th2 cytokines IL-4 en IL-5 zijn bijvoorbeeld betrokken bij allergisch astma en de productie van antistoffen.
IL-12 kan bloedvaten doden, en zowel IL-12 als interferon-lambda kunnen macrofagen aanzetten tot het doden van cellen.
IL-2 stimuleert alle type T-cellen, NK-cellen en kan leiden tot bloedvatlekkage.

Afb. 1: Sturen van het afweersysteem door cytokines:
De dendritische cel (DC) neemt antigenen op, bijvoorbeeld van een tumor. Vervolgens kan deze op drie manieren het afweersysteem aanzetten. Hoe het afweersysteem wordt aangezet is afhankelijk van het cytokine milieu.
Interleukine 12 (IL-12) en interferon-lambda zetten aan tot type 1 immuniteit.
IL-4 en IL-5 zetten aan tot type 2 immuniteit.
IL-2 en TNF-alfa stimuleren zowel type 1 als type 2 immuniteit.
IL-10 en Transforming Growth Factor bèta (TGF-&beta) zorgen voor type r1, dat de afweerreactie onderdrukt (actieve tolerantie).
Behalve dat cytokines een bepaald type afweerreactie kunnen aanzetten (aangegeven met de doorgetrokken pijlen) zullen die cytokines andere type afweerreactie remmen (aangegeven met stippellijnen in omgekeerde richting).

Immuniteit tegen kanker

In de inleiding werd verteld dat ongeneeslijk zieke kankerpatiënten soms 'spontaan' genezen, na het doormaken van een infectie. Het nabootsen van een infectie, door het toedienen van dode bacteriën kan soms ook patiënten doen genezen. Bij deze patiënten word gekeken of ze een afweerreactie tegen de tumor hebben. Sommige van deze patiënten hebben bijvoorbeeld B-cellen die antistoffen maken tegen de (antigenen van) de tumor. Anderen hebben T-cellen specifiek tegen de tumor reageren. Sommige zowel T als B-cellen.

Celdodende T-cellen kunnen antigenen op tumorcellen herkennen en deze dan direct doden.
Helper T-cellen kunnen tumoren indirect herkennen via antigeen presenterende cellen (de dendritische cellen), die in alle organen van het lichaam en zich meestal ook in en anders rond tumoren bevinden.
Na herkenning van de tumor maken helper T-cellen cytokines die andere (afweer-)cellen stimuleren in hun functies.

- Afhankelijk van het cytokine kunnen B-cellen worden gestimuleerd om antistoffen te maken,
- celdodende T-cellen worden gestimuleerd om tumoren te doden, of
- andere cellen worden gestimuleerd om de tumor of zijn bloedvaten te doden.
In immune dieren die een effectieve afweer tegen een bepaalde tumor hebben wordt deze immuniteit meestal veroorzaakt door de verschillende T-cellen. Deze T-cellen circuleren met de bloed- en lymfestroom door alle weefsels, en herkennen specifiek tumorcellen. Ook antistoffen circuleren door alle weefsels.
Recent onderzoek in proefdieren heeft aangetoond dat deze soms ook een bijdrage kunnen leveren voor immuniteit. Immune dieren stoten ook alle uitzaaiingen van dezelfde kanker af.
Immuniteit tegen kanker is dus de meest ideale manier om de niet-operatief-verwijderbare uitzaaiingen op te ruimen.

Vaccin tegen kanker

Vaccinatie is het meest geteste middel om het afweersysteem te stimuleren. Tegen virussen en bacteriën is vaccinatie het meest effectieve middel. Hierbij wordt, vóór of op het moment van blootstelling, het afweersysteem gestimuleerd met dode of afgezwakte ziekteverwekkers of delen daarvan. Het afweersysteem reageert dan tegen die dode of afgezwakte vorm en wordt tegelijkertijd immuun tegen de echte ziekteverwekker.

In laboratoria wordt geprobeerd vaccins te maken tegen kanker. Meestal wordt dan geen gebruik gemaakt van de dode tumorcellen, maar van het RNA of peptiden (kleine stukjes eiwit) en tumor antigenen uit die kanker cellen.
In de strijd tegen kanker worden de beste APC's - antigeen presenterende cellen (dendritische cellen) - gebruikt, maar de resultaten zijn nog niet zoals gewenst.

Een nadeel van vaccinatie tegen ziekteverwekkers is dat het weinig effectief is in het geval van een al bestaande infectie. Een goed vaccin wordt preventief gegeven vóórdat blootstelling met de ziekteverwekkers plaatsvindt. Zodat je bij een besmetting niet ziek zult worden.
Helaas is vaccinatie tegen spontane tumoren onmogelijk, gezien het feit dat er ontelbaar veel mogelijke tumor antigenen zijn.

Het gevaar van ongevaarlijk zijn

In de strijd tegen kanker worden de nieuwste methodes voor co-stimulatie gebruikt.
Co-stimulatie is nodig voor de ontwikkeling van een goede afweer-respons, zonder co-stimulatie kan het lichaam zelfs actief tolerant worden tegen het vaccin.
Co-stimulatie is nodig omdat het afweersysteem niet op alle lichaamsvreemde stoffen reageert. Neem bijvoorbeeld ons dagelijks voedsel en de meeste stoffen (stofdeeltjes uit de lucht) waarmee wij in aanraking komen.
De enige uitzondering hierop zijn de stoffen waarvoor je allergisch bent!

Behalve dat een binnenkomend stofje lichaamsvreemd is, heeft het lichaam blijkbaar ook een signaal nodig dat aangeeft dat dit stofje ook daadwerkelijk gevaarlijk is.
Het afweersysteem heeft twee methodes om 'gevaar' te zien.
- Schimmels, bacteriën en virussen worden door het lichaam herkend als 'gevaar' op grond van hun specifieke structuur (zie iets terug 'Het ontstaan van specifieke afweer').
Omdat tumorcellen ontstaan uit lichaamscellen, hebben ze dergelijke specifieke structuren niet. - Een tweede vorm van 'gevaar' zijn signalen die te maken hebben met schade in het lichaam.
Bij schade in het lichaam kun je denken aan dode cellen, de aanwezigheid van vrije radicalen (instabiele en zeer agressief reagerende stoffen), en stress-eiwitten.

Beide vormen van 'gevaar' leiden tot de aanmaak van co-stimulerende moleculen op de APC's, waardoor een goede afweer respons ontstaat.
Uitzaaiende tumoren veroorzaken doorgaans veel schade waardoor ze makkelijker door lichaam opgemerkt worden. Maar jonge tumoren zijn vaak klein en veroorzaken weinig schade. De mogelijkheid bestaat dan dat de nog jonge tumor wel herkend wordt door het afweersysteem. Maar dat het afweersysteem 'besluit' dat de tumor beschermd moet worden, als ware het lichaamseigen.
Het lichaam maakt dan T-cellen die weliswaar de tumor herkennen, maar afweerreacties daartegen remmen. Dit is weer een vorm van actieve tolerantie. Ofschoon latere co-stimulatie de tolerantie kan doorbreken, ligt het aan de krachtsverhouding tussen co-stimulatie en tolerantie of dit daadwerkelijk gebeurt.

Doorbreken van tolerantie

Een relatief eenvoudige en vaak effectieve manier om tolerantie te doorbreken is passief vaccineren, dat wil zeggen, antistoffen of T-cellen tegen de tumor in de patiënt spuiten.
Studies in proefdieren laten zien dat tumor immune dieren dit meestal zijn vanwege de aanwezigheid van T-cellen. Helaas is het erg moeilijk om goed functionerende T-cellen op een effectieve manier buiten het lichaam te maken.

Antistoffen daarentegen kunnen tegenwoordig wel goed buiten het lichaam worden gemaakt met behulp van fagen. Fagen zijn virussen die bacteriën infecteren en zich daarin gemakkelijk laten vermeerderen. Deze fagen worden genetisch veranderd met alle mogelijk verschillende antistoffen die een mens kan maken. Zo'n faagbank, zoals dat genoemd wordt, kan uit wel 1011 verschillende fagen bestaan.
Door vervolgens te selecteren op de fagen die wel aan de tumorcellen maar niet aan gewone cellen binden, kunnen in de reageerbuis menselijke antistoffen worden gemaakt die alleen aan de kankercellen binden.

Via moleculair biologische technieken kunnen van die fagen, menselijke antistoffen (1) worden gemaakt opdat ze geschikt zijn om kankercellen te doden gebruikmakend van verschillende mogelijke natuurlijke afweermechanismen.
Kleine delen van antistoffen (2) gecombineerd met giftige of radioactieve stoffen kunnen beter in het weefsel doordringen dan volledige antistoffen. De antistoffragmenten zorgen dan dat de giftige of radioactieve stof in de tumor komt, waardoor deze selectief wordt gedood.
Een derde strategie met antistoffen (3) maakt gebruik van twee antistoffen die aan elkaar gekoppeld zijn, de ene bindt aan de tumor, de ander aan een cel die de tumor kan doden.

Aangezien antistoffen vaak geen belangrijke rol spelen bij de tumor immune proefdieren, is het niet duidelijk hoe effectief antistoffen in de strijd tegen kanker zijn. Misschien komt dit omdat vele antistoffen niet of slechts moeizaam in het tumorweefsel kunnen doordringen. Dat zou verklaren waarom antistoffen tezamen met cellulaire afweer (T-cellen) tot een betere afweer tegen kanker leiden dan de celdodende T-cellen alleen.

Uithongeren

Een andere manier om kanker te bestrijden is indirect, namelijk door het vernietigen van de voedsel- en zuurstof aanvoer van het gezwel. Voedsel en zuurstof wordt aangevoerd via de bloedvaten, die in tumoren jonger en anders zijn dan in normaal weefsel. Daarom zijn deze bloedvaten gevoeliger voor aanvallen van het afweersysteem. De bloedtoevoer naar tumoren kan worden gesaboteerd door de bloedvatwanden te vernietigen, de aanmaak van bloedvaten te remmen, de bloedsomloop te stoppen door stolling, of de uitwisseling van stoffen met het omringende weefsel te verhinderen door het veroorzaken van tegendruk in het weefsel (oedeem).
De meeste therapieën richten zich vooralsnog op de eerste twee strategieën.

Tumor bloedvatwanden (endotheel) worden vernietigd met behulp van antistoffen. Cytokines die de aanmaak van bloedvaten remmen, worden met succes gebruikt in proefdieren, maar nog niet in patiënten. Het vernietigen van de bloedaanvoer kan een effectief middel zijn tegen grote en middelgrote tumoren die afhankelijk zijn van tumorbloedvaten. Kleine uitzaaiingen, die niet afhankelijk zijn van tumorbloedvaten, worden echter niet gedood bij deze therapie, waardoor de tumor slechts ten dele wordt opgeruimd. Misschien dat een combinatie van anti-bloedvat therapie en antistoffen tegen de tumor effectiever is.

Sturen van het afweersysteem

Cytokines zijn het communicatiemiddel tussen cellen van het afweersysteem onderling.
Cytokine-therapie (het toedienen van specifieke cytokines) is de meest voor de hand liggende aanpak als je de toonzetting van de afweer wilt veranderen.
Sommige cytokines kunnen aanzetten tot het direct doden van cellen, andere tot het maken van specifieke afweercellen, weer andere tot de productie van antistoffen en nog weer andere tot tolerantie. Met toedienen van cytokines kan het afweersysteem worden gestuurd.

Het afweersysteem heeft verschillende manieren om tumoren op te ruimen, de ene methode is effectiever dan de andere. Hoewel antistoffen een bijdrage kunnen leveren aan het doden van tumor cellen, denken de meeste wetenschappers dat de beste afweer tegen tumoren de cellulaire afweer betreft.
Cellulaire afweer bestaat voornamelijk uit helper T-cellen en celdodende T-cellen.
Deze afweer ontstaat in een zogenaamd type 1 cytokine milieu, terwijl een type 2 cytokine milieu antistofproductie bevordert (zie afbeelding 1).

Voor het sturen van beginnende afweerreacties zijn kleine hoeveelheden cytokines nodig, en nadat een afweerreactie is begonnen worden dezelfde cytokines in grotere hoeveelheden gemaakt om de afweerreactie in stand te houden. In geval van een bestaande tumor is er meestal al een afweerreactie in een bepaalde richting. Zo'n afweerreactie houdt zichzelf in stand met de productie van bepaalde cytokines.
Door die sturende cytokines kan de afweerreactie meestal niet meer worden veranderd, zelfs niet door het toedienen van grotere hoeveelheden andere cytokines.

Afb. 2: De wisselwerking tussen tumor en afweersysteem:
De dendritische cel (DC) in de tumor neemt tumor antigenen op. Vervolgens kan deze op drie manieren het afweersysteem aanzetten.
  Ten eerste (volg blauwe lijn) kan de cellulaire afweer worden aangezet. In dit geval worden type 1 cytokines gemaakt door de helper T-cellen (Th1). Th1 cellen stimuleren de vorming van cytotoxische (celdodende) T-cellen (Tc). Deze Tc-cellen kunnen de tumorcellen doden.
  Ten tweede (volg groene lijn) kan de antistofproductie worden aangezet. Eerst worden type 2 cytokines gemaakt door de helper T-cellen (Th2). Deze cytokines stimuleren de aanmaak van antistoffen door B-cellen (B). De antistoffen (die in het bloed en de weefselvloeistof terechtkomen) kunnen de tumorcellen doden, maar zijn daarin niet het meest actief. Behalve het aanzetten tot direct doden kunnen de cytokines van Th1- , Th2- en Tc-cellen zorgen dat bloedvaten (b.v.) niet meer functioneel zijn, of dat cellen van het natuurlijke afweersysteem (N = neutrofiele granulocyt; Mf = macrofaag) de tumor doden. Dit is de meest efficiënte manier om een tumor te doden.
  De derde mogelijkheid (volg oranje lijn) is dat helper T-cellen de afweerreactie gaan beperken en regulerende T-cellen worden (Tr1). Deze Tr1 zorgen voor de aanmaak van afweeronderdrukkende suppressie T-cellen (Ts), waardoor een actieve vorm van tolerantie ontstaat en de tumor beschermt wordt door het afweersysteem.
  De drie verschillende mogelijke afweerreacties remmen elkaar in functie, hetgeen aangegeven is met de rode lijnen met een minnetje (θ) erin.

Opzwepen van het afweersysteem

Het eerst-gebruikte anti-kanker cytokine (als medicijn) is Interleukine-2 (IL-2) en wordt al sinds de 80-er jaren gebruikt. IL-2 stimuleert verschillende typen cellen die tumoren doden.
Een ander bekend voorbeeld is Tumor Necrose Factor alfa (TNF-α), een stof bekend om zijn dodelijke werking voor cellen.
Het nadeel van cytokines is dat ze het hele afweersysteem regelen en vele verschillende cellen beïnvloeden, waardoor cytokines nogal wat bijwerkingen vertonen. TNF-α is reeds in zeer lage dosis giftig voor vele cellen.

IL-2 veroorzaakt in patiënten lekkage van de bloedvaten, waardoor een dodelijk lage bloeddruk kan ontstaan. IL-2 kan Natural killer (NK) cellen stimuleren, in hun natuurlijke afweer tegen tumoren en bevordert ook de vorming van specifieke T-cellen. Een mogelijke oplossing is om NK-cellen in een reageerbuis met cytokines te behandelen, alvorens ze terug te geven aan de patiënt. Het therapeutisch effect hiervan is echter gering, omdat de activiteiten van IL-2 om T-cellen te stimuleren hierbij niet worden gebruikt.

Krabben waar het jeukt

Gezien de veelvoud van acties zijn cytokines een interessante methode voor anti-kanker therapie, indien de bijwerkingen verminderd kunnen worden. Een mogelijkheid om dat te doen is de cytokines lokaal toe te dienen waar ze nodig zijn, dus in of in de buurt van de tumor. Dit heeft als voordeel dat de concentratie cytokines in de tumor hoog blijft, maar dat de bijwerkingen sterk worden teruggedrongen. In een operatie kan de bloedstroom door de tumor voorzien worden van TNF-α, zonder dat deze bloedstroom door het gehele lichaam gaat. TNF-&alpha geeft dan een sterke vermindering van de tumorgrootte. Als IL-2 in of nabij een gezwel word geïnjecteerd kunnen tumoren met een grootte tot 5% van het lichaamsgewicht verdwijnen.
Opmerkelijk genoeg, verdwijnt niet alleen het gezwel waar IL-2 is ingespoten, maar ook de uitzaaiingen hiervan.
Lokale IL-2 therapie werkt bij verschillende proefdiermodellen, maar wordt ook succesvol toegepast bij patiënten. Oogtumoren van runderen en blaastumoren van mensen kunnen effectief bestreden worden met lokale IL-2 met goede genezingspercentages. Uit proefdierexperimenten blijkt dat genezen dieren na lokale IL-2 therapie immuun zijn voor dat type kanker, maar niet voor andere.
Helaas werkt lokale IL-2 therapie nog niet voor alle soorten kanker en is ook de timing van toediening belangrijk. Om deze en andere therapieën te verbeteren is nog wel wat onderzoek vereist.

Verbetering van anti-kanker therapie

Een aantal afweerstimulerende therapieën toont voor sommige tumoren goede resultaten. De veelvoud van cellen in het afweersysteem en hun onderlinge interacties en interacties met de tumor, maken het onmogelijk het gehele onderzoek in de reageerbuis te doen. Vandaar dat nieuwe geneesmiddelen of toedieningsmethodes op dieren of mensen moeten worden uitgetest, in proefdieren of zieke dieren en mensen.

In de Verenigde Staten is het voldoende om aan te tonen dat een middel niet giftig is voor de patiënt; vervolgens worden mensen als proefdieren gebruikt.
Voordat een nieuw geneesmiddel tegen kanker in Nederland op menselijke patiënten mag worden getest, moeten de therapie resultaten van dieren onder vergelijkbare omstandigheden met vergelijkbare tumoren bekend zijn. Hiermee voorkomt Nederland dat menselijke patiënten gebruikt worden als proefkonijn voor medicijnen die waarschijnlijk toch niet werken.
De weg van succesvolle laboratoriumproeven naar geneesmiddel kan gemakkelijk 15 tot 20 jaar beslaan.

Bronnen:

Sperma als medicijn

Menselijk sperma bevat een eiwit (hCAP-18 geheten) dat, onder invloed van zuurgraad van de vagina van de vrouw, binnen een paar uur wordt omgezet in een krachtig antibioticum.
Op die manier voorkomen man en vrouw als het ware samen dat vrijen vaginale infecties veroorzaakt. schrijft O. Sørensen (Rigshospitalet, Kopenhagen) in het vakblad Journal of Biological Chemistry.

Hieronder het abstract (uittreksel) zoals dat is gepubliceerd. (Alvast een beetje wennen aan de Engelse termen.)

J. Biol. Chem., Vol. 278, Issue 31, 28540-28546, August 1, 2003

Processing of Seminal Plasma hCAP-18 to ALL-38 by Gastricsin A NOVEL MECHANISM OF GENERATING ANTIMICROBIAL PEPTIDES IN VAGINA*.

Ole E. Sørensen, Lone Gram, Anders H. Johnsen, Emma Andersson, Susanne Bangsbøll, G. Sandra Tjabringa, Pieter S. Hiemstra, Johan Malm, Arne Egesten, and Niels Borregaard.

From the Granulocyte Research Laboratory,
the Department of Hematology,
the Department of Clinical Biochemistry,
Fertility Clinic,
Copenhagen University Hospital, Rigshospitalet, DK-2100 Copenhagen, Denmark,
the Department of Seafood Research,
Danish Institute for Fisheries Research, DK-2800 Lyngby, Denmark,
the Department of Laboratory Medicine, Malmö University Hospital, SE-205 02 Malmö, Sweden,
and the Department of Pulmonology, Leiden University Medical Center, 2300 RC Leiden, The Netherlands.

The human cathelicidin, hCAP-18, is expressed both in neutrophils and in epithelial cells.
hCAP-18 is processed to the antimicrobial peptide LL-37 by proteinase 3 in neutrophils.
hCAP-18 is highly expressed in the epididymis with a subsequent high concentration in seminal plasma where the protein is present in its unprocessed and antimicrobially inactive form.
We report here that hCAP-18 in seminal plasma is processed to generate a 38-amino acid antimicrobial peptide ALL-38 by the prostate-derived protease gastricsin when incubated at a pH corresponding to the vaginal pH. In accordance with this, seminal plasma derived hCAP-18 was found in its processed form in the vagina following sexual intercourse.
The antimicrobial activity of ALL-38 against a variety of microorganisms tested is equal to that of LL-37. This enzymatic activation of a proantimicrobial substance in seminal plasma following exposure to the vaginal milieu represents a novel mechanism to prevent infection following sexual intercourse.

---------------------------------------------------------------------------

Received for publication, February 14, 2003 , and in revised form, May 16, 2003.

* This work was supported by grants from the Danish Medical Research Council, the A. P. Møller and Chastine Mærsk McKinney Møller Foundation, and the Copenhagen Hospital Corporation. The costs of publication of this article were defrayed in part by the payment of page charges. This article must therefore be hereby marked "advertisement" in accordance with 18 U.S.C. Section 1734 solely to indicate this fact.

To whom correspondence should be addressed:
Host Defense Research Laboratory, Dept. of Medicine,
David Geffen School of Medicine at UCLA, 10833 Le Conte Ave.,
52-164 CHS, Los Angeles, CA 90095-1690.
Tel.: 310-825-7499; Fax: 310-206-8766;
E-mail: sorensen@ucla.edu.

Effect Wegener-ziekte

Opflakkeringen van de ziekte van Wegener, een aandoening waarbij het afweersysteem ontstekingen veroorzaakt in de kleine bloedvaatjes in het lichaam, kunnen beter worden voorspeld, stelt A. Rarok (universiteit Groningen) in het proefschrift waarop zij onlangs promoveerde. Voorafgaand aan de opflakkering van de ziekteverschijnselen neemt de hoeveelheid van een bepaald eiwit, proteïnase 3 geheten, op het oppervlak van witte bloedcellen toe, vond Rarok.

Door de hoeveelheid proteïnase 3 op de witte bloedcellen regelmatig te meten, zou tijdig de hoeveelheid medicijnen kunnen worden verhoogd, waardoor een opflakkering van de ziekte kan worden voorkomen.

Zinloze afweer.

Virussen en de paradox van preventie.

Astma en allergieën komen in de geïndustrialiseerde wereld steeds meer voor.
Niet de milieuvervuiling, maar de infectiepreventie en toenemende hygiëne lijken de belangrijkste oorzaken.
In zijn inaugurele rede 'Virussen en de paradox van preventie' toont viroloog prof. dr. Joep Galama zich een aanhanger van deze 'Hygiëne Hypothese'. Over fantoompijn van een werkloos immuunsysteem.

Paul van Laere, Kuzien Winter 2000/2001 p. 8-9

Eind negentiende eeuw drong het besef door dat infectieziekten nauw samenhangen met (slechte) hygiëne. Eindelijk konden de onzichtbare belagers - indertijd goed voor veertig procent van alle sterfte - fors worden teruggedrongen.
Maar terwijl ziekten als cholera en tyfus met de komst van riolen en schoon drinkwater verdwenen, dook onverwacht een nieuw probleem op: poliomyelitis, ofwel kinderverlamming.
Extra raadselachtig was dat polio vooral toesloeg onder de hogere klasse, met de Amerikaanse president Roosevelt als meest prominente voorbeeld.

Prof dr. joep Galama vertelt de mysterieuze poliogeschiedenis in de rede waarmee hij 2 februari jongstleden het hoogleraarschap in de virologie aan de KU Nijmegen aanvaardde.
Hij wil ermee illustreren dat civilisatie niet alleen plagen uitroeit, maar ook voortbrengt. Waar veranderde leefomstandigheden voor de ene ziekteverwekker de nekslag betekent, zien andere belagers nieuwe kansen. Zelfs in geval van een betere hygiëne.
De polio-opleving eind negentiende eeuw bleek later verklaarbaar. Vóór die periode werd elke baby al vroeg besmet met het poliovirus. Maar zuigelingen waren daartegen bestand dankzij meegekregen antistoffen van de moeder en werden via de eerste besmetting immuun. Door de toegenomen hygiëne - die vooral de beter gesitueerden betrof - bleef besmetting veel langer uit. Maar trad de infectie later toch op, dan waren de moederlijke antistoffen verdwenen en kon het virus ongehinderd vanuit het bloed de zenuwbanen bereiken en verlamming veroorzaken. Pas met de komst van het poliovaccin in de jaren vijftig werd het virus beteugeld.

Dat betere levensomstandigheden tot averechtse gezondheidseffecten kan leiden, leert ook de recente geschiedenis.
In 1989 viel de Berlijnse muur en werd het vroegere Oost-Duitsland in hoog tempo verwesterd. Met als onverwacht gevolg dat het aantal gevallen van allergie en astma - dat aanvankelijk tot ieders verrassing ver onder westers niveau lag - binnen tien jaar nagenoeg verdubbelde. Hoe nu? Altijd was gedacht dat allergieën te maken hadden met milieuverontreiniging en een ongezonde leefomgeving. Maar ofschoon in het voormalige Oostblokland de walmende bruinkoolcentrales gesloten werden en het levenspeil steeg, schoot ook de allergie-incidentie omhoog.
Dit opmerkelijke gegeven vormt een van de pijlers onder een al even opmerkelijke theorie: de 'Hygiëne Hypothese'. "Het idee is dat door infectiepreventie (vaccinaties) en toenemende hygiëne ons afweersysteem steeds minder moet optreden tegen indringers. Als gevolg daarvan raakt het systeem uit balans en gaat het zich uitleven in zinloze acties, zoals dus de overdreven reactie op uitwendige prikkels", verklaart Galama, die in zijn rede uitgebreid stilstaat bij de hypothese. "Allergieën kun je dus beschouwen als de prijs die we betalen voor infectiepreventie. Het is de fantoompijn van een systeem dat te weinig om handen heeft."

Mazelen

De epidemiologische gegevens uit (Oost-)Duitsland zijn niet de enige die deze 'Hygiëne Hypothese' staven. Zo liet een onderzoek in Engeland zien dat kinderen uit grote gezinnen - waar vergeleken met kleine gezinnen de hygiëne gemiddeld minder en het aantal rondvliegende ziektekiemen hoger is - relatief weinig met een allergie of astma kampen.
Frappant is ook een historie uit het Afrikaanse Guinee Bissau, waar in 1979 een grote mazelenepidemie heerste. Galama: "Daar is toen een vaccinatieprogramma gestart en vervolgens zijn al die kinderen jarenlang gevolgd. Wat bleek? Onder de kinderen die de mazelen hadden doorgemaakt, kwam veel minder allergie voor dan onder de gevaccineerden.
Het lijkt er dus op dat de mazeleninfectie het immuunsysteem als het ware opvoedt en zorgt dat het later niet ontspoort."
Bewijst deze vaststelling niet het gelijk van vaccinatie-afwijzers als de antroposofen, die stellen dat inentingen ons verzwakken?
"Absoluut niet", zegt Galama beslist. "Vaccinaties versterken of verzwakken niet, ze beschermen. Goed, wanneer iemand ongevaccineerd zo'n mazeleninfectie doormaakt, beïnvloedt dat zijn afweersysteem. Maar dat is nog geen versterking. Sterker, dus beter bestand tegen een ziekte, worden we slechts door genetische selectie, waarbij de zwakken het loodje leggen. Dat kan toch niet de bedoeling zijn."

De geconstateerde relatie van vaccinaties met allergieën moet dus niet worden uitgelegd als een pleidooi voor een vaccinatiestop, benadrukt Galama. "Neem alleen al de mazelen, dat is echt een gevaarlijke ziekte. Wanneer we inentingen zouden stoppen, sterven in Nederland elk jaar zo'n tweehonderd kinderen aan de mazelen en wordt een even groot aantal geestelijk gehandicapt. Die prijs is vele malen hoger dan de allergietoename."

Dankzij de hoge vaccinatiegraad krijgt het virus geen kans zich te verspreiden en komt het nauwelijks voor in Nederland. Daardoor zijn ook mensen die om medische redenen niet gevaccineerd kunnen worden (bijvoorbeeld vanwege een afweerstoornis) redelijk veilig. Ook dat gegeven zouden vaccinatieweigeraars zich moeten aantrekken, betoogt Galama. "Inentingen doe je niet alleen voor jezelf, maar ook voor anderen. Ik kan nog respecteren dat mensen afzien van vaccinatie op grond van hun geloof. Maar die pseudo-gezondheidsredenering van de antroposofen is op onjuiste aannames gebaseerd en schadelijk voor anderen."

Smoezelig vaccin

Ofschoon de 'Hygiëne Hypothese' nog niet onomstotelijk bewezen is, krijgt de theorie steeds meer aanhangers. Ter verklaring van het verschijnsel wijzen ze naar de werking van het immuunsysteem.
Bij de afweer vervullen speciale cellen, de zogenaamde T-helper cellen, een cruciale rol. Deze Th-cellen zijn in twee groepen onder te verdelen.
De Th2 cellen stimuleren de aanmaak van antistoffen ter bescherming tegen vreemde indringers. Dit onderdeel van het immuunsysteem is de aanjager van allergische reacties.
Thl-cellen komen pas in actie als zich echt een infectie voordoet. Het zijn 'killers' die zorgen voor de vernietiging van geïnfecteerde lichaamscellen. Dergelijke verdelgingsoperaties veroorzaken de ziekteverschijnselen (zoals koorts) tijdens een infectie.
Galama: "Ideaal is wanneer het Thl- en Th2-systeem in balans verkeren. Bij geboorte overheerst Th2, dus het allergische systeem. Daarom zijn baby's overgevoelig voor van alles en nog wat. Maar als zo'n opgroeiend kind een paar infecties doormaakt en dus het Thl-systeem wordt ingeschakeld, ontstaat een soort evenwicht. Die infecties treden tegenwoordig door toenemende hygiëne en vaccinaties echter steeds minder op. Het immuunsysteem blijft als het ware in de Th2-stand staan, met als gevolg blijvende overgevoeligheid."

Interessant is natuurlijk de vraag of ons afweersysteem alsnog in het gareel is te brengen. Afzien van vaccinaties is, zoals gezegd, geen optie. Dan maar wat 'smoezeliger' leven misschien? "Nou, je kunt moeilijk pleiten voor wat meer milieuverontreiniging of voor de leefomstandigheden van een armoedig groot Engels gezin. Maar elke dag vijf keer de handen wassen en het hele huis boenen is echt niet nodig.
Al moet ik aantekenen dat een schone omgeving zeker gewenst is, wanneer bijvoorbeeld astma of een huisstofmijtallergie eenmaal aanwezig is."

Als wetenschapper ziet Galama eerder de oplossing in de ontwikkeling van een 'smoezelig' vaccin. "Die onbalans tussen het Thl- en het Th2-systeem vertaalt zich in een scheve verdeling van afweersignaalstoffen, zogenaamde cytokines.
In principe kun je het dominante Th2-systeem temperen door toediening van specifieke Thl-cytokines." Die cytokine-toediening zou overigens niet via een pil of injectie moeten geschieden. "Het idee is aan bestaande vaccins cytokine-genen toe te voegen waarmee het lichaam zelf de gewenste cytokines kan produceren. Zo'n eventuele aanpak is omstreden hoor, daarmee steek ik echt mijn nek uit.

Het probleem is natuurlijk dat zo'n gemanipuleerd vaccin gevaarlijk kan worden. Pas nog hebben ze in een muizenpokkenvirus een cytokine-gen ingebouwd en dat resulteerde in een dodelijk virus. Dus je moet wel oppassen wat je doet.
Maar het lijkt mij interessant te kijken of je een veilig cytokine-vaccin kunt fabriceren. We vaccineren tegen infecties, dus waarom niet tegen allergieën?"

Orale seks behoedt zwangere vrouw.
Gerbrand Feenstra in de Volkskrant van 17 juni 2000. p.5W. k.1-5.
Uit een kleine enquête onder 85 zwangere vrouwen kwam naar voren dat vrouwen zónder zwangerschaps-hoge-bloeddruk (pre-eclampsie) aanzienlijk vaker orale seks praktiseren (82 tegen 44 %) en het sperma ook vaker doorslikken (48 tegen 17 %) dan vrouwen mét pre-eclampsie.
Het was al bekend (Robillard, 1994) dat er een omgekeerd verband bestond tussen pre-eclampsie en de duur van de zwangerschap. Hoe sneller de vrouw zwanger raakt, des te groter de kans op pre-eclampsie.


Orale seks voorkomt misschien complicaties bij zwangerschap.
Wim Köhler in NRC 10 juni 2000. p.51. k.5-7.

Sperma van de partner doorslikken alvorens zwanger van hem te worden beschermt zwangeren mogelijk tegen pre-eclampsie. Pre-eclampsie is een vorm van hoge bloeddruk tijdens de zwangerschap waarbij eiwit in de urine wordt aangetroffen. Pre-eclampsie komt in min of meer ernstige vorm voor bij ongeveer 10 % van alle zwangerschappen. Het kan lijden tot een echte eclampsie (zwangerschapsvergiftiging, bij 3 tot 5 per 10.000 zwangerschappen) waarbij het gevaar op complicaties, zelfs de dood van moeder (meestal door hersenbloeding) en kind (door onvoldoende doorbloeding van de placenta) reëel maar zeldzaam is.

De sperma-slik-hypothese, berustend op een klein epidemiologisch onderzoek en een steeds breder geaccepteerde immunologische theorie, kwam deze week in het nieuws door een artikel in het blad van Leids Universitair Medisch Centrum (LUMC) (Cicero, 9 juni) over onderzoek van transplantatieimmunoloog prof.dr. F.H. Claas, gynaecoloog dr. G.A. Dekker en immunoloog en gynaecoloog dr. H.W. Nijman. Zij publiceerde (met drie andere auteurs) eerder dit jaar een artikel waarvoor ze aan 41 vrouwen die pre-eclampsie tijdens hun eerste zwangerschap hadden gehad en 44 vrouwen met ongecompliceerde zwangerschap vroegen of ze fellatio (orale seks) met hun partner hadden bedreven en of ze sperma hadden doorgeslikt. In de pre- eclampsiegroep had 44% van de vrouwen hun man oraal bevredigd en 17% had sperma geslikt. In de groep met normaal verlopen zwangerschap lagen die percentages veel hoger: 82% had orale seks en 48% had sperma doorgeslikt. Ondanks de kleine groepen was deze uitkomst toch statistisch significant, maar de auteurs vinden dat het onderzoek bij een grotere groep vrouwen moet worden herhaald. De auteurs vonden niet alleen een epidemiologisch verband, maar onderbouwen ook de immunologische verklaring door aan te tonen dat het zaadvocht sHLA's (oplosbare (soluble) humane leucocyten antigenen) bevat. (Journal of Reproductive Immunology, maart 2000).

Die sHLA's zijn moleculen van het afweersysteem die brokstukjes van alle eiwitten die in een lichaam voorkomen aan het afweersysteem laten zien (presenteren). Als het afweersysteem de brokjes herkent als lichaamseigen, worden de HLA's en de cellen waarop ze normaal gesproken zitten ongemoeid gelaten. Presenteert zo'n HLA een lichaamsvreemd eiwit, dan wordt de bijbehorende cel aangevallen en afgebroken. Want waarschijnlijk is het brokje vreemde eiwit dan afkomstig van een virus dat de cel heeft geïnfecteerd.

Een foetus in een moeder bestaat voor de helft uit eiwitten die afkomstig zijn van genen van de vader. Daar zit nog al wat eiwit tussen dat het afweersysteem van de moeder als 'lichaamsvreemd' beschouwt. De menselijke afweer haalt nogal wat kunststukjes uit om een zwangerschap mogelijk te maken. De concentraties afweercellen van een zwangere vrouw verschuiven bijvoorbeeld ingrijpend waardoor haar afweer veel toleranter wordt voor vreemd materiaal. De zwangerschapsziekten pre-eclampsie en eclampsie worden waarschijnlijk veroorzaakt door een toenemende afweerreactie van de zwangere vrouw tegen eiwitten van haar kind.

Het maagdarmkanaal blijkt heel geschikt om het afweersysteem te laten wennen aan vreemde eiwitten. Dit principe van het opwekken van immuuntolerantie sluit ook aan bij onderzoek dat is gedaan bij ontvangers van een donornier: een bloedtransplantatie van de donor (mogelijk bij een geplande donatie van een nier van een familielid) voorafgaand aan de transplantatie verlaagt de kans op afstoting van het nieuwe orgaan door het afweersysteem van de ontvanger.

Gynaecoloog dr. G.A. Dekker, één van de onderzoekers (en inmiddels hoogleraar gynaecologie aan de universiteit van Adelaide in Australië waar een onderzoeksgroep op het gebied van immunologie en gynaecologie bestaat), heeft in een review-artikel over de epidemiologie van pre-eclampsie het beschermende effect van spermablootstelling al eerder aannemelijk gemaakt (Obstetrical and Gynecological Survey, juni 1998). De kans op pre-eclampsie neemt af bij volgende zwangerschappen van dezelfde partner. Maar een vrouw die opnieuw zwanger is van een nieuwe partner heeft een net zo grote kans op pre-eclampsie als een vrouw die voor het eerst zwanger is. En bij eiceldonatie en spermadonatie is het risico op zwangerschapsvergiftiging extra hoog. Dekker vindt het advies aan 'wisselende partners' om met condooms te vrijen ter voorkoming van seksueel overdraagbare ziekten zeer goed, maar als een stabiele relatie met kinderwens ontstaat lijkt het hem beter om een tijdje onbeschermd te vrijen en zo een flinke spermablootstelling te bereiken. Dus niet meteen uitsluitend de vruchtbare perioden kiezen.

M.v.g. G. Nevenzel.

Overzicht van onderwerpen.