B24 Cancer immunology 2025.pptx

# De evolutie en selectie van kankercellen Kanker ontstaat door de accumulatie van willekeurige mutaties, waarbij natuurlijke selectie, aangestuurd door factoren zoals immuunselectie, leidt tot de evolutie van tumorale subclonen. ## 1. De evolutie en selectie van kankercellen ### 1.1 Ontstaan van maligne tumoren Het ontstaan van een maligne tumor is een proces dat jaren duurt en meerdere mutaties vereist. Deze mutaties leiden uiteindelijk tot invasiviteit (het ingroeien in gezond weefsel) en metastasering (uitzaaiing op afstand). ### 1.2 Rol van genmutaties en genetische instabiliteit * **Mutaties als drijfveer:** Kanker ontstaat als gevolg van willekeurige mutaties in het DNA van cellen. Deze mutaties zijn niet gestandaardiseerd en verschillen per patiënt en per tumor. * **Ontsnappen aan regulatie:** Een cel met voldoende opgestapelde mutaties kan ontsnappen aan de normale regulerende mechanismen van het organisme en begint ongecontroleerd te vermenigvuldigen. * **De rol van $tp53$:** Genen zoals $tp53$, die normaal gesproken de stabiliteit van het genoom beschermen, zijn in veel tumoren geïnactiveerd of gedeleteerd. Zodra $tp53$ is uitgeschakeld, is de genetische stabiliteit niet meer gegarandeerd, wat leidt tot een versnelde opeenstapeling van mutaties. * **Ontstaan van subclonen:** Door de genetische instabiliteit ontwikkelen maligne cellen zich tot diverse subclonen, elk met mogelijk verschillende eigenschappen. ### 1.3 Selectieprocessen #### 1.3.1 Natuurlijke selectie Net als in de microbiële wereld evolueert kanker volgens de principes van Darwin: natuurlijke selectie. De tumorcellen die het snelst groeien en zich het meest efficiënt kunnen verspreiden, hebben een selectief voordeel en "winnen" van andere cellen. #### 1.3.2 Immuno-editing Het immuunsysteem speelt een cruciale rol in de selectie van kankercellen. Dit proces, ook wel immuno-editing genoemd, omvat: * **Adaptieve en specifieke immuunrespons:** Het adaptieve en specifieke immuunsysteem, inclusief Natural Killer (NK) cellen, macrofagen, B-cellen en T-cellen, is vaak actief rondom de tumor. * **Selectie op basis van immuun eigenschappen:** Tumorcellen die door mutaties bepaalde humaan leukocytenantigeen (HLA)-allelen niet meer tot expressie brengen, worden door het immuunsysteem herkend en uitgeselecteerd. Dit mechanisme is vergelijkbaar met hoe het immuunsysteem omgaat met virussen zoals HIV. > **Tip:** De evolutie van een tumor is dynamisch. De tumor verandert voortdurend gedurende zijn bestaan, vooral onder behandeling, wat een belangrijk aspect is van gepersonaliseerde geneeskunde. ### 1.4 Kanker als ouderdomsziekte en klonale proliferaties * **Accumulatie van mutaties met leeftijd:** Kanker wordt in grote mate beschouwd als een ouderdomsziekte. Met het stijgen der jaren neemt de kans op mutaties toe. * **Klonale proliferaties in bloedcellen:** Bij ouderen kan een deel van de bloedvorming worden overgenomen door klonale proliferaties, wat betekent dat een enkele kloon veel bloedcellen genereert. Dit fenomeen is reeds lang bekend voor plasmacellen, waar een monoklonale band op elektroforese kan wijzen op een klonale proliferatie die potentieel kan leiden tot multipel myeloom. * **Myeloïde bloedcellen:** Een vergelijkbaar fenomeen wordt waargenomen bij myeloïde bloedcellen, waar bij ouderen tot 50% van de witte bloedcellen door één enkele kloon kan worden gegenereerd. Hoewel deze klonale proliferaties niet altijd uitgroeien tot acute myeloïde leukemie, ontstaan ze door opstapeling van mutaties. * **Voorbeeld van evolutie:** Studies met whole-genome sequencing (WGS) bij patiënten met acute myeloïde leukemie (AML) tonen aan dat de eerste mutaties al maanden tot jaren voor de diagnose aanwezig zijn, bijvoorbeeld in het $tp53$-gen. Vervolgens kunnen subclonen ontstaan met additionele mutaties, zoals een 5q-deletie. De tumorcellen zijn dan nog niet per se maligne, maar verdere mutaties kunnen leiden tot ongecontroleerde proliferatie en uiteindelijk tot leukemie. > **Tip:** Het is belangrijk te beseffen dat het vinden van mutaties, zelfs bekende "driver mutaties" die geassocieerd zijn met maligniteiten, niet automatisch betekent dat iemand kanker heeft. Dit maakt het screenen op kanker aan de hand van mutatieanalyse zeer complex. ### 1.5 Uitzaaiing van kanker door transplantatie Een interessant voorbeeld van de interactie tussen tumoren en het immuunsysteem is de overdracht van kanker door transplantatie. Wanneer een donor, die eerder behandeld is voor melanoom en als kankervrij werd beschouwd, een nier doneert aan twee ontvangers, ontwikkelen beide ontvangers na verloop van tijd melanoom. Dit suggereert dat de maligne cellen in de donor in bedwang werden gehouden door diens immuunsysteem en "reactiveerden" toen ze in een patiënt terechtkwamen die immunosuppressieve therapie onderging. Dit mechanisme is ook bekend bij EBV-geïnduceerde B-cel lymfoproliferatieve syndromen bij patiënten met een verzwakt immuunsysteem. ### 1.6 Immunosuppressie en tumorontwikkeling * **Maligne cellen en immuunsysteem:** Maligne tumoren zijn gevoelig voor door het immuunsysteem geïnduceerde groei-onderdrukking. Tumoren kunnen potentieel worden afgestoten door een specifieke immuunrespons. * **Ontstekingsreactie:** Ontsteking, geïnitieerd door schade-geassocieerde moleculaire patronen (DAMPs) en pathogeen-geassocieerde moleculaire patronen (PAMPs), is cruciaal voor de activatie van het specifieke immuunsysteem. Een gebrek aan ontsteking kan leiden tot een minder effectieve immuunrespons tegen tumorcellen. * **Tumoren en chronische ontsteking:** Tumoren kunnen, net als bepaalde virale infecties, een langzaam proces van celvernieuwing en weefselschade veroorzaken, wat kan leiden tot een immunosuppressief herstelproces in plaats van een pro-inflammatoire reactie. Dit kan bijdragen aan het ontwijken van het immuunsysteem. Het induceren van lokale ontsteking op de tumorlocatie kan antitumoreale reacties stimuleren. Een voorbeeld hiervan is de intravesicale toediening van BCG (Bacillus Calmette-Guérin) voor oppervlakkige blaaskanker, wat ontsteking opwekt en T-cellen activeert. * **Rol van DNA-sensoren:** Activatie van DNA-sensoren, bijvoorbeeld door celnecrose en de daaruit voortvloeiende vrijlating van DNA (DAMPs), kan leiden tot interferonproductie en een verhoogde infiltratie van immuuncellen, wat resulteert in ontsteking en mogelijk een verbeterde specifieke immuunrespons met verlengde overleving. Blokkeren van deze DNA-sensoren na een hartinfarct leidt tot een hogere overleving, terwijl activatie ervan in een tumor kan leiden tot tumorregressie. --- # Immunologische surveillance en eliminatie van kanker Het immuunsysteem speelt een cruciale rol in het herkennen en elimineren van kankercellen, een proces dat bekend staat als immunologische surveillance. Dit mechanisme is een dynamische interactie waarbij het immuunsysteem voortdurend tumoren detecteert, ermee interageert en deze probeert te verwijderen of te controleren. Kanker ontstaat wanneer deze surveillance faalt, waardoor gemuteerde cellen zich ongecontroleerd kunnen vermenigvuldigen. ### 2.1 Het ontstaan en de evolutie van kanker Kanker is het gevolg van een opeenstapeling van willekeurige mutaties die leiden tot genetische instabiliteit en de ongecontroleerde proliferatie van cellen. Dit proces verloopt vaak over vele jaren en vereist meerdere genetische veranderingen om te leiden tot invasiviteit en metastasering. Belangrijke genen die hierbij betrokken zijn, zoals tumorsuppressorgenen zoals $p53$, spelen een sleutelrol in het behouden van de genomische stabiliteit. Wanneer deze genen geïnactiveerd worden, versnelt de mutatiegraad, wat leidt tot de vorming van subklonen met uiteenlopende groeieigenschappen en immuunprofielen. De evolutie van tumoren verloopt vergelijkbaar met evolutionaire principes, waarbij sneller groeiende en meer verspreidende subklonen de overhand krijgen. > **Tip:** Kanker wordt vaak beschouwd als een ouderdomsziekte, omdat de kans op mutatie-accumulatie toeneemt met de leeftijd. Bij ouderen kunnen klonale proliferaties van bloedcellen al aanwezig zijn zonder dat dit leidt tot maligniteit. ### 2.2 Immuno-editing: het immuunsysteem als selectiemechanisme Immuno-editing is een proces waarbij het adaptieve immuunsysteem maligne cellen selecteert en elimineert. Natuurlijke killercellen (NK-cellen), macrofagen, B-cellen en T-cellen zijn actief betrokken bij deze surveillance. Tumoren die bepaalde immuunherkenningsmoleculen, zoals HLA-allelen, niet meer tot expressie brengen door mutaties, kunnen aan deze selectie ontsnappen en overleven. Dit betekent dat tumoren die worden geselecteerd door het immuunsysteem, vaak eigenschappen ontwikkelen die hen minder zichtbaar maken voor immuuncellen. ### 2.3 Mechanismen van immuunherkenning en ontsnapping Maligne tumoren zijn in principe vatbaar voor immuun-gemedieerde groeipreventie en kunnen door het immuunsysteem worden afgestoten. Dit vereist een specifieke immuunrespons, die vaak wordt gestimuleerd door ontsteking. #### 2.3.1 Rol van ontsteking Ontsteking is een reactie van het aangeboren immuunsysteem dat het adaptieve immuunsysteem in staat stelt om kankercellen te doden. Zonder ontsteking worden T- en B-cellen niet geactiveerd en functioneren ze niet optimaal. Ontsteking wordt geïnitieerd door schade-geassocieerde moleculaire patronen (DAMPs) en pathogeen-geassocieerde moleculaire patronen (PAMPs). Tumoren die aanvankelijk langzaam groeien en weinig ontsteking veroorzaken, kunnen hierdoor aan immuunherkenning ontsnappen. Het induceren van ontsteking op de tumorlocatie kan daarom antitumorale reacties stimuleren. Een voorbeeld hiervan is het gebruik van BCG-vaccin bij oppervlakkige blaaskanker om een ontstekingsreactie te induceren die T-cellen activeert tegen de tumor. > **Example:** De behandeling van blaaskanker met BCG-vaccin. BCG, een verzwakte stam van *Mycobacterium bovis*, wordt in de blaas geïnstalleerd om een sterke ontstekingsreactie te veroorzaken. Deze ontsteking helpt het immuunsysteem om de kankercellen aan te vallen en te elimineren. #### 2.3.2 Tumor-specifieke antigenen (TSA) TSA's zijn antigenen die specifiek door kankercellen worden uitgedrukt en ontstaan door mutaties die kenmerkend zijn voor het maligne proces. Deze antigenen kunnen op twee manieren aan het immuunsysteem worden gepresenteerd: 1. **Neoantigenen:** Deze ontstaan door somatische mutaties, zoals single-nucleotide varianten (SNVs) en inserties/deleties (indels), of genfusies. Deze mutaties leiden tot de productie van peptiden die afwijken van normale eiwitten en daardoor immunogeen zijn. De presentatie van neoantigenen aan T-cellen vereist dat de peptiden passen in de groeven van het HLA-molecuul op het celoppervlak. Tumoren met een hoog aantal mutaties hebben daardoor een grotere kans om immunogeen te zijn. 2. **Aberrant tot expressie gebrachte antigenen:** Epigenetische veranderingen kunnen leiden tot de aberrante expressie van endogene retroelementen, wat resulteert in de productie van niet-gemuteerde, tumor-specifieke peptiden met een hoog immunogeen potentieel. Ook post-translationele modificaties, kanker-specifieke splicing-gebeurtenissen en ribosomale translatie kunnen bijdragen aan de vorming van kanker-specifieke peptiden die gebonden zijn aan MHC klasse I moleculen. > **Tip:** De meeste TSA's zijn patiënt-specifiek vanwege de willekeurige aard van tumorale mutaties. Dit vereist daarom op maat gemaakte immunotherapieën, zoals neoantigeen-vaccins. Een uitzondering hierop zijn bijvoorbeeld fusie-eiwitten zoals bcr/abl in chronische myeloïde leukemie (CML). #### 2.3.3 Ontsnapping aan immuunherkenning Tumorcellen kunnen aan immuunherkenning ontsnappen door diverse mechanismen, waaronder: * **Verminderde of afwezige expressie van HLA-moleculen:** Dit maakt presentatie van tumorantigenen aan T-cellen onmogelijk. * **Productie van immuunsuppressieve factoren:** Tumoren kunnen cytokines zoals TGF-$\beta$ en IL-10 produceren, die de functie van immuuncellen onderdrukken. * **Inductie van regulatoire T-cellen (Tregs):** Tregs onderdrukken de activiteit van effector T-cellen. * **Activering van immuun checkpoint moleculen:** Moleculen zoals CTLA-4 en PD-1 functioneren als remmende signalen die T-cel activatie en effector functie dempen. PD-L1, dat tot expressie komt op veel lichaamscellen en kankercellen, bindt aan PD-1 op T-cellen en leidt tot T-cel uitputting. CTLA-4 moduleert de initiële activatie van T-cellen door CD80 en CD86 weg te vangen, waardoor CD28-gemedieerde activatie wordt voorkomen. ### 2.4 Immuuntherapieën tegen kanker Verschillende vormen van immuuntherapie zijn ontwikkeld om het immuunsysteem te activeren of te ondersteunen bij de bestrijding van kanker. #### 2.4.1 Allogene stamceltransplantatie en donor lymfocyteninfusie (DLI) Allogene stamceltransplantatie omvat de infusie van T-cellen die niet alleen hematopoëtische stamcellen bevatten, maar ook immuuncellen die alloantigenen van de donor kunnen herkennen en een graft-versus-host disease (GvHD) kunnen veroorzaken. Tegelijkertijd kunnen deze donor T-cellen ook de leukemische cellen van de patiënt doden, wat bekend staat als graft-versus-leukemia (GvL) effect. Donor lymfocyteninfusie (DLI) is een strategie waarbij alleen T-cellen van de donor worden toegediend om het therapeutische effect van stamceltransplantatie te versterken, hoewel dit ook het risico op GvHD met zich meebrengt. #### 2.4.2 Tumor-infiltrerende lymfocyten (TIL) therapie TIL-therapie maakt gebruik van de adoptieve transfer van autologe T-cellen die natuurlijk in een tumor van de patiënt aanwezig zijn. Tumorweefsel wordt geëxtraheerd, gesplitst in fragmenten en vervolgens gekweekt in aanwezigheid van interleukine-2 (IL-2). De resulterende lymfocyten kunnen specifiek tumorcellen herkennen en doden. Deze cellen worden vervolgens in grote aantallen geëxpandeerd en teruggegeven aan de patiënt. Hoewel er geen gecontroleerde studies zijn die het therapeutische effect ondubbelzinnig bewijzen, laten resultaten consequent een hoger percentage langetermijnoverlevers zien vergeleken met klassieke chemotherapie. Deze therapie is echter logistiek complex en niet bij alle tumoren haalbaar. #### 2.4.3 Checkpoint inhibitoren Checkpoint inhibitoren blokkeren de negatieve feedbackmechanismen op T-cel activatie en effector functie. Anti-CTLA-4- en anti-PD-1/PD-L1-antilichamen zijn ontwikkeld om de remmende signalen van respectievelijk CTLA-4 en PD-1 op T-cellen te onderdrukken. Dit leidt tot heractivering van immuunresponsen tegen tumoren. Bijwerkingen kunnen echter auto-immuunreacties omvatten, wat aangeeft dat zelfs zwak autoreactieve T-cellen schadelijk kunnen worden wanneer de remmende signalen worden opgeheven. > **Example:** Ipilimumab, een anti-CTLA-4 antilichaam, en Nivolumab, een anti-PD-1 antilichaam, worden gebruikt bij de behandeling van diverse kankersoorten, waaronder melanoom en longkanker. #### 2.4.4 Kanker vaccins en neoantigeen-gebaseerde therapieën Kanker vaccins zijn gericht op het stimuleren van een antitumorale immuunrespons door tumor-specifieke antigenen te presenteren. Neoantigeen-gebaseerde therapieën identificeren tumorspecifieke mutaties in het genoom van de tumorcel en gebruiken deze informatie om vaccins te ontwikkelen. Deze vaccins kunnen vervolgens bij de patiënt worden toegediend om T-cellen te induceren die specifiek deze gemuteerde antigenen herkennen en aanvallen. Dit proces omvat vaak exoomsequencing van zowel tumor- als normale cellen, gevolgd door bio-informatica-analyse om immunogene peptiden te selecteren. Deze peptiden kunnen vervolgens worden geladen op gedifferentieerde dendritische cellen (DCs) van de patiënt, die vervolgens intraveneus worden toegediend om T-cel responsen op te wekken. Alternatief kunnen de door de patiënt gegenereerde T-cellen, gericht tegen deze neoantigenen, worden geïsoleerd, geëxpandeerd en teruggegeven aan de patiënt. #### 2.4.5 CAR T-celtherapie Chimeric Antigen Receptor (CAR) T-celtherapie is een vorm van celtherapie waarbij T-cellen van de patiënt genetisch worden gemodificeerd om een kunstmatige receptor (CAR) tot expressie te brengen. Deze CAR is ontworpen om specifiek een bepaald tumor-specifiek antigen te herkennen, wat leidt tot een krachtige antitumorale respons. Deze therapie is met name succesvol gebleken bij hematologische maligniteiten. --- # Kankerbehandeling: klassieke en nieuwe benaderingen 3. Kankerbehandeling: klassieke en nieuwe benaderingen Kankerbehandeling omvat een reeks strategieën, variërend van traditionele methoden zoals chirurgie en radiotherapie tot moderne benaderingen zoals doelgerichte therapie en immunotherapie, waarbij de laatste steeds meer de nadruk krijgt door zijn potentieel voor langdurige en mogelijk curatieve effecten, met name bij gevorderde ziekten. ### 3.1 Klassieke benaderingen De klassieke benaderingen van kankerbehandeling zijn al decennia lang gevestigd en omvatten: * **Chirurgie:** De verwijdering van de tumor en nabijgelegen lymfeklieren. Dit is vaak de eerste behandelingsstap, vooral bij solide tumoren die nog niet gemetastaseerd zijn. * **Radiotherapie:** Gebruik van hoog-energetische straling om kankercellen te doden of hun groei te remmen. Dit kan extern worden toegepast (externe radiotherapie) of intern via radioactieve implantaten (interne radiotherapie of brachytherapie). * **Chemotherapie:** Gebruik van medicijnen om kankercellen te doden. Chemotherapie werkt systemisch en kan cellen in het hele lichaam bereiken, waardoor het effectief is tegen uitgezaaide kanker, maar ook gepaard gaat met aanzienlijke bijwerkingen door schade aan gezonde, snel delende cellen. ### 3.2 Nieuwe benaderingen De laatste twee decennia zijn er nieuwe behandelingsmodaliteiten bijgekomen, die vaak gerichter werken met minder bijwerkingen: #### 3.2.1 Doelgerichte therapie Doelgerichte therapie richt zich op specifieke moleculaire afwijkingen die cruciaal zijn voor de groei en overleving van kankercellen. Voorbeelden hiervan zijn: * Tyrosinekinaseremmers (bv. imatinib) * BRAF-remmers * MEK-remmers * EGFR-remmers * ALK-remmers Een belangrijk nadeel van doelgerichte therapie is de snelle ontwikkeling van resistentie, wat leidt tot een korte duur van de remissie en recidief van de ziekte. #### 3.2.2 Immunotherapie Immunotherapie maakt gebruik van het eigen immuunsysteem van de patiënt om kankercellen te bestrijden. Dit is een van de meest veelbelovende gebieden in de kankerbehandeling, met het potentieel voor langdurige en zelfs curatieve effecten, zelfs bij gevorderde ziekten. ##### 3.2.2.1 Werkingsmechanismen en strategieën van immunotherapie Het immuunsysteem speelt een cruciale rol in de bestrijding van maligniteiten, een fenomeen dat bekend staat als immunosurveillance. Kankercellen kunnen echter mechanismen ontwikkelen om aan de immuunrespons te ontsnappen. Immunotherapie beoogt deze mechanismen te overwinnen. * **Immuno-editing:** Dit proces beschrijft hoe het immuunsysteem maligne cellen selecteert. Het adaptieve immuunsysteem, inclusief NK-cellen, macrofagen, B- en T-cellen, is vaak actief rondom de tumor. Cellen die door mutaties bepaalde HLA-allelen niet meer tot expressie brengen, kunnen worden uitgeselecteerd. * **Alogene stamceltransplantatie en donor lymfocyteninfusie (DLI):** Alogene stamceltransplantaties bevatten naast stamcellen ook T-cellen die een allorespons kunnen initiëren, wat kan leiden tot Graft-versus-Host Disease (GvHD). Echter, deze T-cellen doden ook leukemische cellen (Graft-versus-Leukemia, GvL). DLI, waarbij alleen donor T-cellen worden toegediend, is een actieve immunotherapie gebaseerd op het doden van maligne cellen door T-cellen die alloantigenen herkennen. Het therapeutische venster tussen GvHD en GvL kan echter smal zijn. Stamceltransplantatie is nog steeds nodig om tolerantie voor de infunderende T-cellen te induceren. * **Tumor-infiltrerende lymfocyten (TIL):** Dit is een vorm van adoptieve celtherapie waarbij T-cellen uit de tumor van de patiënt worden geïsoleerd, in vitro worden geëxpandeerd en vervolgens teruggegeven aan de patiënt. Tumoren die immuuncellen bevatten, vertonen vaak een langzamere progressie. Geactiveerde T-cellen uit het immuun-infiltraat kunnen worden gekweekt met behulp van interleukine-2. Deze geëxpandeerde TIL's kunnen tumor-specifieke reactiviteit vertonen. Hoewel er geen gecontroleerde studies zijn die de therapeutische effectiviteit van TIL-therapie definitief bewijzen, tonen resultaten consistent een hogere langetermijnoverleving (ongeveer 25-30%) in vergelijking met klassieke chemotherapie (5-10%). Logistieke complexiteit en de onmogelijkheid om TIL's uit de meeste tumoren te genereren, beperken echter het gebruik ervan tot gespecialiseerde centra. TIL's werken in een autologe setting en moeten gericht zijn op tumorspecifieke antigenen. * **Checkpoint-remmers:** Deze therapie richt zich op het blokkeren van negatieve feedbackmechanismen die de immuunrespons op tumoren onderdrukken. Kankercellen kunnen de immuunrespons omzeilen door de expressie van zogenaamde 'checkpoint'-moleculen. De belangrijkste targets zijn CTLA-4 en PD-1/PD-L1. * **CTLA-4:** Moduleert de activatiefase van de immuunrespons. Geactiveerde T-cellen brengen na 24 uur CTLA-4 tot expressie om verdere activatie te voorkomen. CTLA-4 concurreert met CD28 voor binding aan CD80 en CD86, waardoor T-celactivatie wordt geremd. Anti-CTLA-4 therapie blokkeert deze remming, wat kan leiden tot krachtige immuunactivatie, maar ook tot ernstige auto-immuunreacties. * **PD-1/PD-L1:** PD-1 moduleert de effectorfunctie van T-cellen door het T-celreceptor (TCR) signaal te verzwakken. PD-L1 komt tot expressie op veel lichaamscellen, inclusief kankercellen. De interactie tussen PD-1 en PD-L1 leidt tot uitputting van de T-cel. Anti-PD-1 en anti-PD-L1 therapieën blokkeren deze interactie, waardoor T-cellen actief blijven en de tumor kunnen bestrijden. De ziekte van Hodgkin is een voorbeeld waarbij een amplificatie van het PD-L1 gen of EBV-infectie kan leiden tot verhoogde PD-L1 expressie op Reed-Sternberg cellen, waardoor immunotherapie met anti-PD-1 antistoffen zeer effectief kan zijn. * **Kanker vaccins (actieve immunisatie):** Deze aanpak is gericht op het stimuleren van een antitumorale immuunrespons door het toedienen van tumorspecifieke antigenen (TSA). TSA ontstaan als gevolg van mutaties in de tumorcellen (neoantigenen) of door aberrante expressie van normale antigenen. Omdat deze mutaties vaak patiënt-specifiek zijn, vereisen kanker vaccins een gepersonaliseerde aanpak. De immuunrespons kan worden versterkt door de immunogeniciteit van de mutaties te verhogen, bijvoorbeeld door ze te presenteren op dendritische cellen. Dendritische cellen, die antigenen presenteren via MHC-moleculen, kunnen worden geladen met peptides van tumorspecifieke mutaties en worden geïnjecteerd om specifieke T-cellen te induceren. Alternatief kunnen T-cellen die gericht zijn tegen deze peptides in vitro worden geïsoleerd en geëxpandeerd. ##### 3.2.2.2 Tumorspecifieke antigenen (TSA) TSA zijn antigenen die uitsluitend door tumorcellen worden uitgedrukt. Deze kunnen ontstaan door: * **Neoantigenen:** Veroorzaakt door genomische alteraties zoals single-nucleotide varianten (SNVs) of inserties/deleties (indels). Deze mutaties leiden tot peptiden die door het immuunsysteem kunnen worden herkend. * **Aberrant tot expressie gebrachte antigenen:** Door epigenetische alteraties kunnen endogene retroelementen (ERE's) tot expressie komen die niet-gemuteerde, tumorspecifieke peptiden genereren. Ook post-translationele modificaties, kanker-specifieke splitsingsgebeurtenissen en ribosomale translatie dragen bij aan de vorming van tumorspecifieke peptiden. TSA, met name neoantigenen, kunnen een sterke immuunrespons opwekken. De efficiëntie van de immuunrespons is vaak gerelateerd aan het aantal mutaties in de tumor; tumoren met een hoog aantal mutaties (bv. door UV of sigarettenrook) hebben een grotere kans om immunogeen te zijn. De identificatie van deze neoantigenen, in combinatie met de HLA-typologie van de patiënt, maakt de ontwikkeling van gepersonaliseerde T-celtherapieën mogelijk. ##### 3.2.2.3 Passieve immunisatie (bv. CAR T-celtherapie) Bij passieve immunisatie worden therapeutische immuuncellen, zoals CAR T-cellen (Chimeric Antigen Receptor T-cells), aan de patiënt toegediend. Deze gemodificeerde T-cellen zijn uitgerust met een receptor die specifiek kankercellen herkent. Het succes van deze therapie hangt af van de keuze van een specifiek doelwitantigeen op de kankercel. > **Tip:** Het fundamentele verschil tussen actieve en passieve immunotherapie ligt in de oorsprong van de immuunreactie. Actieve immunotherapie stimuleert het eigen immuunsysteem van de patiënt om te reageren, terwijl passieve immunotherapie reeds gekweekte of gemodificeerde immuuncellen toedient die direct de tumor aanvallen. > **Voorbeeld:** Ipilimumab is een anti-CTLA-4 antilichaam dat wordt gebruikt bij de behandeling van gevorderd melanoom. Het blokkeert de remmende signaalroute van CTLA-4 op T-cellen, waardoor deze langer actief blijven en de tumor beter kunnen bestrijden. Dit kan leiden tot langdurige remissie, maar ook tot immuungerelateerde bijwerkingen zoals colitis of hypophysitis. --- # Immunotherapie strategieën: celtherapie en checkpoint inhibitoren Dit gedeelte van de studiehandleiding gaat dieper in op specifieke strategieën binnen de immunotherapie die het immuunsysteem activeren om kankercellen te bestrijden, met nadruk op celtherapie en checkpoint inhibitoren. ## 4. Immunotherapie strategieën: celtherapie en checkpoint inhibitoren Immunotherapieën vertegenwoordigen een nieuwe generatie behandelingen die het eigen immuunsysteem van de patiënt stimuleren om kanker te bestrijden. Deze strategieën omvatten het manipuleren van immuuncellen of het opheffen van immuunonderdrukking binnen de tumoromgeving. ### 4.1 Celtherapieën Celtherapieën maken gebruik van immuuncellen, afkomstig van de patiënt zelf (autoloog) of van een donor (allogeen), om tumorcellen aan te vallen. #### 4.1.1 Allogene stamceltransplantatie en donor lymfocyteninfusie * **Allogene stamceltransplantatie:** Dit is een van de oudste vormen van actieve immunotherapie. Naast hematopoëtische stamcellen bevat het transplantaat ook T-cellen. Deze donor T-cellen kunnen een alloreactie induceren, wat kan leiden tot Graft-versus-Host Disease (GvHD), waarbij de donor T-cellen gezonde weefsels van de ontvanger aanvallen. Echter, deze donor T-cellen zijn ook effectief in het doden van leukemische cellen (Graft-versus-Leukemie, GvL). Het therapeutische effect bij leukemieën berust voornamelijk op dit GvL-effect. * **Donor Lymfocyteninfusie (DLI):** Dit is een uitbreiding van het concept van de stamceltransplantatie. In plaats van stamcellen, worden alleen CD3-positieve lymfocyten van de donor toegediend. Dit kan de therapeutische werking van de stamceltransplantatie versterken, maar brengt ook het risico op GvHD met zich mee. Het therapeutische venster tussen GvL en GvHD is vaak erg smal of afwezig. > **Tip:** De basisgedachte achter deze therapieën is het doden van maligne cellen door middel van alloantigenen, die verschillen tussen de donor en de ontvanger. #### 4.1.2 Tumor-infiltrerende lymfocyten (TILs) * **Principe:** TILs zijn lymfocyten die zich natuurlijk in de tumor ophopen. Bij patiënten met tumoren die immuuncellen bevatten, is er vaak een betere prognose, wat suggereert dat deze cellen beschermen. De geactiveerde T-cellen binnen dit immuunfiltraat kunnen worden opgekweekt uit chirurgisch verwijderde tumoren met behulp van interleukine-2 (IL-2). * **Procedure:** 1. De verwijderde tumor wordt verwerkt tot een suspensie van enkele cellen of in fragmenten. 2. Deze fragmenten worden individueel gekweekt in aanwezigheid van IL-2. De lymfocyten groeien uit en kunnen de tumorcellen in vitro doden. 3. Er worden pure culturen van lymfocyten verkregen die getest kunnen worden op tumor-specifieke reactiviteit (bv. door productie van interferon-gamma). 4. De individuele culturen worden snel geëxpandeerd in aanwezigheid van bestraalde feeder-lymfocyten, OKT3 en IL-2. 5. Na ongeveer 5 tot 6 weken kunnen tot $10^{11}$ lymfocyten worden verkregen voor infusie bij de patiënt. * **Uitdagingen en effectiviteit:** * TIL-therapie wordt toegepast in een autoloog setting, wat betekent dat de cellen van de patiënt zelf zijn. * De procedure is logistiek complex. * Het uitgroeien van TILs lukt niet altijd bij elke patiënt. * Het genereren van TILs uit veel voorkomende tumoren is moeilijk. * Hoewel er geen gecontroleerde studies zijn die de therapeutische effectiviteit volledig bewijzen, laten resultaten consistente langetermijnoverleving zien bij 25-30% van de patiënten, vergeleken met 5-10% met klassieke chemotherapie. * Om ruimte te maken voor de geinfuseerde cellen en homeostatische expansie te bevorderen, kan totale lichaamsbestraling (TBI) met lage dosis worden toegepast om endogene T-cellen te depleteren. > **Example:** Een patiënt met uitgezaaide melanoom kan TILs krijgen die specifiek gericht zijn tegen tumor-specifieke antigenen die op de kankercellen van die patiënt aanwezig zijn. ### 4.2 Checkpoint inhibitoren Kankercellen kunnen mechanismen gebruiken om het immuunsysteem te ontwijken. Checkpoint inhibitoren zijn antilichamen die deze remmende signalen opheffen, waardoor de immuunrespons tegen de tumor wordt hervat. Er zijn twee belangrijke negatieve feedbackmechanismen op T-celactivatie die het doelwit vormen: CTLA-4 en PD-1/PD-L1. #### 4.2.1 CTLA-4 en PD-1/PD-L1 pathways * **CTLA-4 (Cytotoxic T-Lymphocyte-Associated protein 4):** CTLA-4 reguleert de *activatiefase* van de immuunrespons. Geactiveerde T-cellen brengen CTLA-4 tot expressie, wat verdere activering tegengaat. CTLA-4 bindt aan CD80 en CD86 op antigen-presenterende cellen (APCs), waardoor deze ligand-receptoren niet meer beschikbaar zijn voor binding aan CD28 op T-cellen. Dit voorkomt overmatige T-celactivatie. * **Anti-CTLA-4 therapie (bv. Ipilimumab):** Blokkeert de interactie tussen CTLA-4 en zijn liganden, waardoor de activatie van T-cellen wordt bevorderd. * **Bijwerkingen:** Zware auto-immuniteit, zoals enterocolitis, hypophysitis en hepatitis, kan optreden omdat laag-affiene auto-immune T-cellen, die normaal gesproken geen schade aanrichten, door de blokkade van CTLA-4 wel actief kunnen worden. * **PD-1 (Programmed cell Death protein 1) en PD-L1 (Programmed cell Death-Ligand 1):** PD-1 moduleert de *effectorfase* van de immuunrespons door het signaal van de T-celreceptor (TCR) te verzwakken. PD-L1 komt tot expressie op veel lichaamscellen, waaronder kankercellen. PD-1 wordt laat tot expressie gebracht na activatie, wat de geëxpandeerde T-celkloon reduceert en een teken is van 'uitputting' (exhaustion). * **Anti-PD-1/PD-L1 therapie (bv. Nivolumab):** Blokkeert de interactie tussen PD-1 en PD-L1, waardoor de remming van effector T-cellen wordt opgeheven. * **Ziekte van Hodgkin en PD-L1:** Bij de ziekte van Hodgkin is er vaak amplificatie van het *CD274* (PD-L1) gen, of EBV-infectie die PD-L1 expressie verhoogt. Toediening van anti-PD-1 antilichamen induceert bij veel patiënten remissie. > **Tip:** De immuunrespons wordt normaal gesproken nauwkeurig gebalanceerd. Remmende signalen zoals CTLA-4 en PD-1 voorkomen auto-immuniteit. Checkpoint inhibitoren heffen deze remming op, wat zowel de tumoraanval versterkt als auto-immuunreacties kan veroorzaken. * **Gecombineerde therapie:** Combinaties van anti-CTLA-4 en anti-PD-1/PD-L1 therapieën kunnen leiden tot hogere responspercentages, met name bij tumoren met een hoge mutatiebelasting. ### 4.3 Kanker vaccins Kanker vaccins zijn ontworpen om het immuunsysteem te trainen om specifieke tumor-geassocieerde antigenen (TAAs) te herkennen en aan te vallen. #### 4.3.1 Tumor-specifieke antigenen (TSAs) TSAs zijn antigenen die uniek zijn voor kankercellen. Ze ontstaan voornamelijk door mutaties in de tumorcellen. * **Neoantigenen:** Dit zijn de belangrijkste TSAs. Ze ontstaan door somatische mutaties, zoals single-nucleotide varianten (SNVs) of inserties/deleties (indels), die leiden tot veranderingen in eiwitsequenties. Deze mutaties zijn vaak patiënt-specifiek en maken de tumor identificeerbaar voor het immuunsysteem. * **Ontstaan:** Mutaties in genen (driver mutaties) leiden tot veranderde peptiden die door MHC-moleculen op het celoppervlak gepresenteerd kunnen worden voor T-celherkenning. * **Hoge mutatiebelasting:** Tumoren met een hoge mutatiebelasting (bv. door UV-licht of roken) hebben een grotere kans op het genereren van immunogene neoantigenen. * **Presentatie:** Intracellulaire mutante eiwitten worden afgebroken, verwerkt tot peptiden, getransporteerd naar het ER en gepresenteerd in MHC klasse I moleculen voor CD8+ T-cellen. Buiten de cel gelegen membraaneiwitten kunnen ook direct toegankelijk zijn voor antilichamen. * **Aberrant tot expressie gebrachte antigenen:** Dit zijn antigenen die normaal niet tot expressie komen in gezonde cellen, maar wel in kankercellen, vaak als gevolg van epigenetische veranderingen. Dit kan ook leiden tot de productie van kanker-specifieke peptiden. #### 4.3.2 Vaccinatie strategieën * **Actieve immunisatie:** * **Vaccins met gemuteerde eiwitten (neo-epitopen):** Geïsoleerde peptiden of minigenen die coderen voor tumor-specifieke mutaties kunnen worden gebruikt om APCs te laden. Deze APCs worden vervolgens geïnjecteerd om T-celresponsen op te wekken. Alternatief kunnen T-cellen in vitro worden geïsoleerd en geëxpandeerd. * **Dendritische cel vaccins:** Monocyten van de patiënt worden gedifferentieerd tot dendritische cellen (DCs). Deze DCs kunnen worden geladen met de geïdentificeerde tumor-specifieke peptiden. Na injectie presenteren de DCs deze peptiden aan T-cellen, wat leidt tot een immuunrespons. * **Passieve immunisatie (bv. CAR T-cellen):** Hoewel niet direct een vaccin, is dit een vorm van celtherapie waarbij genetisch gemodificeerde T-cellen worden gebruikt. Deze CAR T-cellen (Chimeric Antigen Receptor T-cells) hebben een receptor die specifiek tumor-antigenen herkent. Dit wordt vaak gezien als een strategie voor tumoren met een lage mutatiebelasting, waar neoantigenen schaars zijn. > **Example:** Een patiënt met melanoom ondergaat exoomsequencing van de tumor en bloed om tumor-specifieke mutaties te identificeren. Peptiden die voortkomen uit deze mutaties worden gebruikt om een gepersonaliseerd vaccin te ontwikkelen. ### 4.4 Strategieën voor immuunactivering en celtherapie Samenvattend zijn er twee hoofdstrategieën binnen de immunotherapie: actieve immunisatie (vaccins, TILs) en passieve immunisatie (bv. CAR T-cellen). Checkpoint inhibitoren kunnen worden gezien als een manier om reeds bestaande, maar onderdrukte, immuunresponsen te reactiveren. * **Tumoren met hoge mutatiebelasting:** Deze zijn vaak immunogeen en kunnen goed reageren op combinaties van checkpoint inhibitoren (anti-PD-1 en anti-CTLA-4) en/of celtherapieën zoals TILs of neoantigeen vaccins. * **Tumoren met lage mutatiebelasting:** Voor deze tumoren, waar neoantigenen schaars zijn, kan therapieën zoals CAR T-cellen effectiever zijn, mits er een geschikt doelwitantigeen geïdentificeerd kan worden. De keuze van de immunotherapie strategie hangt sterk af van de kenmerken van de tumor, met name de mutatiebelasting en de aanwezigheid van tumor-specifieke antigenen. --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Maligne transformatie | Het proces waarbij normale cellen veranderen in kankercellen, gekenmerkt door ongecontroleerde groei, invasiviteit en de mogelijkheid tot uitzaaiing. Dit proces vereist meerdere genetische veranderingen over een langere periode. | | Immuunselectie | Een proces waarbij het immuunsysteem actief selecteert op tumorcellen met bepaalde eigenschappen, zoals het niet tot expressie brengen van HLA-moleculen, wat leidt tot de eliminatie van die specifieke cellen. | | Subclonen | Populaties van cellen binnen een tumor die genetisch van elkaar verschillen door verdere mutaties, wat kan leiden tot heterogeniteit binnen de tumor en verschillende reacties op behandeling. | | Immuno-editing | Het concept dat het immuunsysteem een rol speelt in zowel de eliminatie als de selectie van kankercellen, waarbij het proces van kankerontwikkeling beïnvloed wordt door de interactie met het immuunsysteem. | | HLA-allelen | Moleculen op het oppervlak van cellen die belangrijk zijn voor het presenteren van antigenen aan T-cellen. Afwijkingen in HLA-expressie door tumorcellen kunnen helpen bij het ontwijken van immuunherkenning. | | Somatische mutaties | Genetische veranderingen die optreden in lichaamscellen gedurende het leven en niet erfelijk zijn. Deze mutaties kunnen, mits ze in kritieke genen optreden, bijdragen aan het ontstaan van kanker. | | Klonale proliferatie | De ongecontroleerde vermenigvuldiging van een enkele cel (kloon) die een genetische afwijking heeft opgelopen. Dit kan leiden tot de vorming van tumoren of andere afwijkingen zoals myelodysplastische syndromen. | | Monoklonale band | Een piek op een eiwitelektroforese die wijst op de aanwezigheid van een enkel type immunoglobuline, geproduceerd door een klonale proliferatie van plasmacellen, vaak een teken van multipel myeloom. | | Myeloïde bloedcellen | Bloedcellen die afkomstig zijn uit het beenmerg, waaronder neutrofielen, eosinofielen, basofielen, monocyten en macrofagen. Klonale proliferaties van deze cellen kunnen leiden tot leukemie. | | Acute myeloïde leukemie (AML) | Een agressieve vorm van bloedkanker die ontstaat uit abnormale myeloïde voorlopercellen. AML wordt gekenmerkt door snelle groei en opeenhoping van abnormale cellen in het beenmerg en bloed. | | Driver mutaties | Mutaties die essentieel zijn voor de initiatie en progressie van kanker, omdat ze de groei en overleving van tumorcellen bevorderen. Deze mutaties zijn vaak de drijvende kracht achter tumorontwikkeling. | | Immunosuppressieve therapie | Behandelingen die de activiteit van het immuunsysteem onderdrukken, bijvoorbeeld na orgaantransplantatie om afstoting te voorkomen. Dit kan echter ook de groei van latente kankercellen faciliteren. | | EBV-geïnduceerd B-cel lymfoproliferatief syndroom | Een aandoening waarbij het Epstein-Barr virus (EBV) leidt tot een overmatige groei van B-cellen, voornamelijk bij patiënten met een verzwakt immuunsysteem. | | Immunogeen | Een stof die in staat is om een immuunrespons op te wekken. Tumor-specifieke antigenen, zoals neoantigenen, zijn vaak sterk immunogeen. | | Myleoïde kanker | Kanker die ontstaat uit de myeloïde cellijn van het beenmerg, zoals acute myeloïde leukemie (AML) en myelodysplastische syndromen. | | Neoantigenen | Tumor-specifieke antigenen die ontstaan door mutaties in het tumor-DNA. Deze unieke antigenen kunnen door het immuunsysteem worden herkend, wat ze waardevolle doelwitten maakt voor kankertherapie. | | Tumor-infiltrerende lymfocyten (TILs) | Lymfocyten die vanuit het bloed naar een tumor migreren en zich daar ophopen. Deze cellen kunnen direct tumorcellen herkennen en doden, en kunnen therapeutisch worden gebruikt na ex vivo expansie. | | Checkpoint inhibitoren | Een klasse van immunotherapie-medicijnen die de remmende signalen op T-cellen blokkeren, zoals CTLA-4 en PD-1. Hierdoor wordt de immuunrespons tegen kankercellen versterkt. | | CTLA-4 | Cytotoxisch T-lymfocyt-geassocieerd antigeen 4, een remmende receptor op T-cellen die een rol speelt in de activatiefase van de immuunrespons. Blokkade ervan versterkt T-cel activiteit. | | PD-1/PD-L1 | Programmed cell death protein 1 (PD-1) en zijn ligand PD-L1. PD-1 is een remmende receptor op T-cellen, en PD-L1 bevindt zich op tumorcellen en andere cellen. Blokkade van deze interactie versterkt de antitumorale immuunrespons. | | Tumor-specifieke antigenen (TSA) | Antigenen die uitsluitend op kankercellen voorkomen en niet op normale cellen. Deze zijn uitermate geschikt voor immuuntherapie omdat ze een specifieke reactie kunnen opwekken zonder gezonde weefsels aan te tasten. | | Passieve immunisatie | Het toedienen van reeds bestaande immuunmoleculen, zoals antilichamen of gesensibiliseerde cellen, om een therapeutisch effect te bereiken, in tegenstelling tot actieve immunisatie die de patiënt zelf een immuunrespons laat opwekken. | | Actieve immunisatie | Een vorm van immunotherapie waarbij de patiënt wordt blootgesteld aan antigenen (bijvoorbeeld via vaccins) om het eigen immuunsysteem te stimuleren tot het produceren van een immuunrespons tegen kankercellen. | | CAR-T celtherapie | Chimeric Antigen Receptor T-cell therapy. Dit is een vorm van celtherapie waarbij T-cellen van een patiënt genetisch worden gemodificeerd om een kunstmatige receptor (CAR) te produceren die specifiek kankercellen herkent en aanvalt. |