Onderzoeksproject P7/39 (Onderzoeksactie P7)
Het hoofddoel van het huidige onderzoeksvoorstel is om inzicht te verkrijgen in de mechanismen waarbij antigen-gestimuleerde T lymfocyten adequate effector functies verkrijgen en tot expressie brengen tijdens een immuunrespons. Het lange-termijn objectief van ons project is om nieuwe en efficiënte strategieën te ontwikkelen voor immuuntherapie van kanker. De identificatie van een serie tumor-specifieke antigenen door één van de leden van ons consortium heeft de baan geruimd voor immuun-gebaseerde kankertherapieën. Om effektief te zijn moeten deze ‘kankervaccins’ twee grote uitdagingen aangaan: (i) vaccinatie moet de klonale expansie en differentiatie van tumor-specifieke effectorlymfocyten stimuleren en (ii) onderdrukkingsmechanismen die de immuuntherapie limiteren, moeten overwonnen worden.
Dit lange-termijn doel vereist daarom een beter begrip van de moleculaire basis die de immuuncelinteracties bepalen, d.w.z. (i) de identificatie van moleculen (costimulatie faktoren en cytokinen) die worden gebruikt door het immuunsysteem om te communiceren en (ii) de opeenvolging van moleculaire gebeurtenissen geϊnitieerd door deze moleculen in responsieve cellen en uiteindelijk (iii) de evaluatie van ‘autonome cellulaire’ (d.w.z. intrinsieke) en ‘infectieuze’ (d.w.z opgelegd door een andere cellulaire subset) regulerende mechanismen die de ontwikkeling van een immuunrespons tegengaan. Het project, bestaande uit negen verschillende teams met overlappende en complementaire expertises in fundamentele en klinische immunologie, zal gestruktureerd worden rond 5 WerkPaketten (WP), zoals hieronder kort samengevat.
WP1 Differentiatie en functie van Thelper subsets
De focus van dit WP is de karakterisatie van nieuwe subsets van lymfocyten die gekenmerkt worden door de secretie van specifieke combinaties van cytokines. Meer bepaald van Th2 cellen, die vaak beschouwd worden als homogene celpopulaties, is recent gevonden dat deze subpopulaties bevatten die verschillende functionele karakteristieken vertonen. Sommige Th2 cellen vertonen enige gelijkenis met folliculaire Thelper cellen (TFH), een subset van cellen die gekend zijn voor de inductie van humorale reacties gekarakteriseerd door de aanwezigheid van lang-levende plasmacellen die hoog-affiniteit antilichamen produceren. In dit WP zullen we onderzoeken of TFH cellen een afzonderlijke T cel subset zijn of eerder een voorbijgaande differentiatiestatus van cellen die anders klassieke Th2 (of zelfs Th1) cellen zouden worden. IL-9-producerende cellen (oorspronkelijk een bona fide Th2 cytokine) zijn erkend als een afzonderlijke subset van cellen waarvan de functies onderzocht zullen worden in dit project. Tenslotte, cytokine-groepen waarvan eerder gedacht werd dat ze gereguleerd werden op een gecoördineerde wijze (in het bijzonder IL-17 en IL-22) is nu aangetoond dat ze, al of niet in combinatie, kunnen aangemaakt worden door meerdere cellulaire bronnen die we verder willen karakteriseren. Relevante in vivo modellen zullen ontwikkeld worden om de moleculaire details beter te begrijpen die de expressie van deze cytokines en hun fysiologische rol bepalen.
WP2 Immuunsupressie-mechanismen van regulatoire T cellen
Het doel van WP2 is om de moleculaire mechanismen van immuunsupressie door regulatoire T cellen (Tregs) te ontrafelen in muismodellen en om de translatie van deze kennis naar de humane context op te starten. Dit WP is gebaseerd op werk van de consortiumpartners die drie belangrijke moleculaire mediatoren – TGF-, CD27 en adenosine – hebben geϊdentificeerd en zal de moleculaire mechanismen identificeren die deze immuunsupressieve moleculen gebruiken. Dit WP zal eveneens de recent geϊdentificeerde ‘subsets’ van Treg cellen onderzoeken om te bepalen of deze stabiele lijnen zijn of alternatieve activatiestatussen en of deze differentiële activiteit veroorzaakt is door de unieke expressie van suppressieve moleculen of door unieke migratiecapaciteiten. Tenslotte zal dit WP de translatie van deze muismodelresultaten naar de mens opstarten door de analyse van suppressieve mechanismen in humane Tregs, en profilering van Tregs in individuen die tolerantie tegen ‘zelf’ hebben verloren.
WP3 Functionele inactivatie van effector T cellen
T cellen die chronisch gestimuleerd worden door persistent antigen worden vaak functioneel ‘uitgeput’, en geven dus niet de geschikte reactie bij therapeutische vaccinatie. Daarom is het begrijpen van de biologie van deze T cellen een vereiste voor de ontwikkeling van therapeutische vaccinstrategieën met het doel om effektievere endogene T cel reacties tegen chronische virale infecties en kanker te induceren. Het specifieke doel van dit WP3 is om kennis te verkrijgen over de immuunmechanismen die het gelijktijdig bestaan toelaten van specifieke T cellen en hun antigen. We zullen gebruik maken van een muismodel van T celuitputting dat ontwikkeld is in dit consortium om een moleculaire handtekening (transcriptoom analyse) van niet-funcionele T cellen te bepalen, met de hoop om mogelijke gebreken in de signalisatiecascade geϊnduceerd door chronische stimulatie te identificeren. Een gelijkaardig moleculair defect is geϊdentificeerd in humane T cellen van CMV-geϊnfecteerde pasgeborenen, nl. een subset van T cellen die gekarakteriseerd wordt door het verlies van de CD28 merker. Gelijkaardige cellen zijn onlangs geϊdentificeerd in ons consortium in multiple sclerosis patiënten, een klinische situatie waarbij zelf-specifieke T cellen chronisch worden gestimuleerd. Tenslotte, een defect in de signalisatie van tumorspecifieke T cellen zijn eveneens recent beschreven in één van de deelnemende onderzoeksteams. Het lange-termijn doel van dit WP is om strategieën te ontwikkelen die de funktie van ‘uitgeputte’ T cellen kunnen herstellen tijdens infecties of bij kankerpatienten.
WP4 Regulatie van T celactiviteit door het aangeboren immuunsysteem
Dendritische cellen (DC) en macrofagen, de belangrijktste vertegenwoordigers van antigen-presenterende cellen (APC), spelen een essentiële role in de regulatie van een immuunreactie door hun rol bij de intersektie tussen aangeboren en adaptieve immuniteit. Nochthans zijn de mechanismen die gebruikt worden door diverse APC om verscheidene reacties van het adaptieve immuunsysteem te bepalen niet volledig gekend. Gebruik makend van een reeks moleculaire en cellulaire benaderingen (epigene profilering, transcriptiefactoren, in vitro en in vivo modellen van APC-T celinterakties), willen we in dit WP de fenotypische en functionele specialisatie van APCs karakteriseren, hun ontwikkelingsprogramma’s ontcijferen en de moleculaire mechanismen ontrafelen die betrokken zijn in de oriëntatie van T cel reacties. Meer specifiek zullen we de regulatie van cytokine-expressie in APC subsets, de interactie van APC subsets in de long en de cellulaire en moleculaire aktiemechanismen van vaccinadjuvanten onderzoeken. Dit WP zal tot nieuwe inzichten in de controle van het adaptieve immuunsysteem door APC leiden, hetgeen implicaties zal hebben in verscheidene (patho)fysiologische condities.
WP5 Nieuwe strategieën voor de inductie van anti-tumorale T cellen
Het doel van dit WP is nieuwe strategieën te evalueren om het immuunsysteem te bewapenen tegen kanker. Muismodellen van melanoma en longkanker zullen gebruikt worden als preklinische platforms voor de evaluatie van klinisch relevante immuuntherapeutische benaderingen. Immuuntherapeutische benaderingen die het aangeboren immuunsysteem exploiteren zullen geëvalueerd worden, zoals moleculen betrokken in de presentatie van antigenen en de mogelijkheid om mRNA-gebaseerde vaccinatieprotocols te ontwikkelen tegen welbepaalde tumorantigenen. Tenslotte zal de mogelijkheid om een subset van T cellen met ‘aangeboren’ karakteristieken te activeren, nl. T cellen, onderzocht worden. De capaciteit van deze cellen om zich naar perifere weefsels te begeven, hun standaardkapaciteit om te diferentiëren naar cytotoxisch/inflammatoire effectorcellen en de afwezigheid van MHC-restrictie maken van deze celpopulatie een atractieve kandidaat voor anti-tumorale immuuntherapie. We hebben recent een populatie van T cellen geϊdentificeerd die verscheidene kankercellen kan herkennen . Daarenboven zal de mogelijkheid onderzocht worden om anti-kanker eigenschappen van huid T cellen te gebruiken in een melanoma muismodel.
Het globale doel van ons project is om strategieën te ontwikkelen die het toelaten om selektief, in klinische omstandigheden, de differentiatie te induceren van antigen-specifieke T cellen naar een voor-geprogrammeerde functionele status (effector of regulatoir afhankelijk van de pathologie) terwijl de secundaire effecten (schade aan gezond weefsel) worden geminimaliseerd.
