Met nanotechnologie kunnen we ons immuunsysteem begrijpen, nabootsen en moduleren. Voor haar Ph.D. onderzoek onderzocht Annelies Wauters hoe minuscule nanodragers kunnen worden gebruikt om het immuunsysteem te controleren, en om immuuncellen aan te pakken en te activeren om kankercellen te bestrijden. Wauters verdedigt haar proefschrift op 3 december.

De afgelopen twee jaar heeft de COVID-19-pandemie de wereld in zijn greep. De snelle ontwikkeling en productie van vaccins was en is momenteel van cruciaal belang voor de inspanningen om de verspreiding van het virus in te dammen en de druk op zorginstellingen te verlichten. Deze pandemie heeft duidelijk het belang aangetoond van wetenschappelijk onderzoek in de geneeskunde, en in het bijzonder de vooruitgang in nanotechnologie en het immuunsysteem.

Het immuunsysteem helpt ons te beschermen tegen ziekteverwekkers. Soms speelt het immuunsysteem echter ook een rol bij voortschrijdende ziekten. Het is echter mogelijk om dit te stoppen door het gebruik van geneesmiddelen die het immuunsysteem versterken of matigen. Dit type behandeling staat bekend als immunotherapie.

Helaas zijn sommige immuuntherapieën niet altijd effectief en leiden ze vaak tot ongewenste bijwerkingen zoals huiduitslag, longontsteking en ongebruikelijke auto-immuunreacties.

Nanodragers

Nanodragers, dit zijn nanostructuren die zijn ontworpen om materialen zoals medicijnen in het lichaam te transporteren, kunnen medicijnen naar specifieke organen en cellen in het immuunsysteem vervoeren. Belangrijk is dat dit type nano-immunotherapiebenadering effectiever en veiliger kan zijn dan reguliere immunotherapie, omdat het zich alleen richt op de cellen van belang.

Recente studies hebben aangetoond dat de vorm van nanodragers een rol speelt in hun interactie met het immuunsysteem. Er zijn echter geen diepgaande studies uitgevoerd om dit te onderzoeken, deels vanwege de uitdagingen om de constructie van deze nanodragers op nanoschaal goed te beheersen.

Ontdek de vorm en grootte van nanocarrier

Voor haar Ph.D. proefschrift onderzocht Annelies Wauters hoe de grootte en vorm van nanodragers gemaakt van biologisch afbreekbare polymeren interacties met het immuunsysteem kunnen beïnvloeden, en hoe dergelijke nanodragers kunnen worden toegepast in nano-immunotherapie.

Om de invloed van de vorm en grootte van nanocarriers te onderzoeken, heeft Wauters, die het onderzoek deed in de Bio-Organic Chemistry Group waartoe Jan van Hest en Loai Abdelmohsen gerekend, een minibibliotheek van nanocarriers gemaakt waaraan ze speciale labels toevoegde om te helpen volg de nanostructuren in vivo.

"We ontdekten dat de morfologie van de nanodrager erg belangrijk was met betrekking tot hoe de nanodragers in weefsel werden verdeeld. We waren met name geïnteresseerd in hoe de nanodragers zich richtten op immuunorganen en cellen", zegt Wauters.

Ontwakende immuuncellen voor de strijd van hun leven

Nadat ze hadden aangetoond dat de nanodragers kunnen worden gebruikt om specifieke immuuncellen aan te vallen, besloten Annelies Wauters en haar medewerkers de deeltjes toe te passen om kankercellen te elimineren.

"Vaak ontwikkelen kankercellen manieren om de afweer van het immuunsysteem te ontwijken, zoals het volledig uitschakelen van immuuncellen. Dus wilden we de rollen op kankercellen omdraaien", zegt Wauters. "Met andere woorden, we wilden de immuuncellen een kickstart geven."

En dat is precies wat Wauters en haar collega's deden, in samenwerking met het Mulderlab. Ze leverden een immuuncelactiverend medicijn in de nanodragers, dat de immuuncellen effectief "wakkerde". Met behulp van deze aanpak waren ze in staat om de tumorgroei te vertragen in een muizenmodel. Bovendien hebben ze de eerste belangrijke stappen gezet op weg naar volledige klinische proeven met de nanodragers door aan te tonen dat ze effectief en veilig zijn in twee niet-menselijke primaatmodellen.

Nanodragers als kunstmatige immuuncellen

Tot slot gebruikte Wauters de nanodragers om kunstmatige immuuncellen te maken, die een goedkoper en minder invasief alternatief bieden voor de huidige celgebaseerde immuuntherapieën.

Met dit in gedachten ontwikkelde ze een methode om op een zeer gecontroleerde manier belangrijke immunoactieve eiwitten op het oppervlak van de nanodragers te plaatsen.

"We hebben deze kunstmatige immuuncellen getest op hun vermogen om menselijke immuuncellen te activeren", zegt Wauters. "De vorm van de nanodrager en de hoeveelheid eiwitten op hun oppervlak bleken de activering van de immuuncellen te beheersen."

Met dit onderzoek heeft Wauters belangrijke basis gelegd voor toekomstig onderzoek en toepassingen van nano-immunotherapieën. "De nanocarrier-aanpak kan niet alleen heel belangrijk zijn voor immunotherapie van kanker, maar ook voor de behandeling van auto-immuunziekten of hart- en vaatziekten en de ontwikkeling van vaccins", zegt Wauters.

Wat de nanodragers betreft, zal toekomstig onderzoek onderzoeken hoe ze kunnen worden gebruikt om andere immunotherapeutische geneesmiddelen af ​​te leveren, en ook in meer detail bestuderen hoe de medicijnen die ze dragen het immuunsysteem kunnen beïnvloeden. Daarnaast zullen de synthetische immuuncellen in vivo worden bestudeerd.

De volgende stap voor Annelies Wauters is een postdoc-positie op de afdeling Tumorimmunologie van het Radboudumc waar ze gaat werken aan de klinische vertaling van synthetische immuuncellen voor immunotherapie bij kanker. "Ik ben enthousiast over deze volgende stap in mijn onderzoekscarrière en kijk ernaar uit om nieuwe immuuntherapieën te ontwikkelen om kanker te bestrijden", zegt Wauters. + Verder verkennen

Kankercellen gebruiken 'kleine tentakels' om het immuunsysteem te onderdrukken