Therapie gericht op specifieke immuuncellen lijkt veelbelovend bij sepsis

Sepsis is een levensbedreigende ziekte, waarbij het immuunsysteem ontregeld raakt door een infectie met een bacterie, schimmel of virus. Die ontregeling kan bestaan uit een te hevige immuunreactie, zogenaamde hyperinflammatie. Hierdoor worden weefsels beschadigd en vallen organen uit. Daarentegen kan het immuunsysteem ook uitgeput raken; zo erg zelfs dat het verlamd raakt. Dit noemen we immuunparalyse; het lichaam is daardoor niet goed bestand tegen een nieuwe infectie.

Krachten bundelen

Al jarenlang zoeken wetenschappers wereldwijd naar een effectieve therapie tegen sepsis. Dit behelst een zoektocht naar een middel dat tegelijkertijd zowel de overreactie als de verlamming van het immuunsysteem moet tegengaan. Het risico hierbij is dat een mogelijk middel tegen die overreactie juist leidt tot een verlamming.

Immunologen van het Radboudumc ontdekten in een petrischaaltje met immuuncellen dat het cytokine interleukine-4 ontstekingen tegengaat, terwijl het onverwacht getrainde immuniteit opwekt. Deze paradoxale eigenschap kan worden gebruikt voor de behandeling van sepsis. Hierbij moet interleukine-4 zich richten op immuuncellen in het menselijk lichaam. Onderzoekers van de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e) hebben uitgebreide ervaring in de ontwikkeling van innovatieve, op nanotechnologie gebaseerde benaderingen om bijvoorbeeld kanker te bestrijden.

Met deze benadering in hun achterhoofd ontwierpen bio-ingenieurs van de TU/e een nieuwe, op nanotechnologie gebaseerde aanpak waarbij ze een fusie-eiwit ontwikkelden dat nanodeeltjes vormt met vetmoleculen.

Piepkleine deeltjes

Ze ontwikkelden een nieuw type nanomedicijn, dat bestaat uit piepkleine vetdeeltjes opgebouwd uit lichaamseigen eiwitten die heel specifiek interacties aangaan met immuuncellen. In dit geval ontwikkelden bio-ingenieurs een nieuw eiwit van interleukine-4 en een ander lichaamseigen eiwit dat integreert in die vetdeeltjes. Hierdoor wordt interleukine-4 specifiek afgeleverd aan immuuncellen, waardoor de acute ontstekingsreactie wordt afgeremd, terwijl tegelijkertijd het immuunsysteem een boost krijgt. Zo wordt het immuunsysteem in balans gebracht.

Mihai Netea, hoogleraar Experimentele Interne Geneeskunde van het Radboudumc: ‘Van het eiwit interleukine-4 weten we dat het een overreactie van het immuunsysteem tegengaat. We waren verrast dat dit eiwit in een reageerbuis bij bepaalde immuuncellen ook de getrainde immuniteit op gang kon brengen.’

Getrainde immuniteit is het deel van ons aangeboren immuunsysteem dat een lerend vermogen heeft en zo ons immuunsysteem versterkt. Om dat bij mensen voor elkaar te krijgen ontwikkelde de TU/e dat nieuwe, op interleukine-4 gebaseerde nanomedicijn. En dat werkte, geven de resultaten aan. In zowel bloedsamples van sepsispatiënten als proefdieren brachten de nanodeeltjes het immuunsysteem terug op koers.

Nieuwe technologie

Het vernieuwende aan het gebruik van deze nanotechnologie is dat de onderzoekers erin slaagden interleukine-4 naar bepaalde immuuncellen te dirigeren. Willem Mulder, als hoogleraar Precision Medicine verbonden aan zowel het Radboudumc als TU/e: ‘We zijn al een tijd bezig met de ontwikkeling van nieuwe eiwitten door lichaamseigen eiwitten te fuseren. Dat hebben we ook voor interleukine-4 gedaan. Daarvan hebben we nanodeeltjes gemaakt. Door deze nanodeeltjes te injecteren in de bloedbaan wordt interleukine-4 afgeleverd bij de cellen waar het terecht moet komen.’

De onderzoekers benadrukken dat de therapie nog niet getest is in patiënten. Hiervoor is vervolgonderzoek nodig. De methode is echter een heel vernieuwende vorm van immuuntherapie, die nieuwe mogelijkheden biedt in de behandeling van sepsis, een ziekte waaraan alleen in Nederland al jaarlijks zo’n 3500 mensen overlijden.

Op naar BioTrip

Mulder en Netea bundelden hun krachten met medicijnontwikkelaars en biotech-investeerders, zodat nieuwe technologieën ook daadwerkelijk bij patiënten terecht komen. Hieruit is biotech-incubator BioTrip ontstaan. ‘We willen niet dat deze boeiende technologie eindigt met een mooie publicatie, iets dat regelmatig voorkomt in de academische wereld. Via BioTrip kunnen we ons onderzoek vertalen naar de kliniek. Hopelijk leiden onze gezamenlijke inspanningen uiteindelijk tot een behandeling, waardoor de hoge sterfte- en ziektecijfers bij sepsis dalen’, voegt coauteur en decaan van TU/e's afdeling Biomedische Technologie hoogleraar Maarten Merkx toe.

Over deze publicatie

Deze publicatie verscheen in Nature Biomedical Engineering: Resolving sepsis-induced immunoparalysis via trained immunity by targeting interleukin-4 to myeloid cells – David Schrijver, Rutger Röring, Jeroen Deckers, Anne de Dreu, Yohana Toner, Geoffrey Prevot, Bram Priem, Jazz Munitz, Eveline Nugraha, Yuri van Elsas, Anthony Azzun, Tom Anbergen, Laszlo Groh, Anouk Becker, Carlos Pérez-Medina, Roderick Oosterwijk, Boris Novakovic, Simone Moorlag, Aron Jansen, Peter Pickkers, Matthijs Kox, Thijs Beldman, Ewelina Kluza, Mandy van Leent, Abraham Teunissen, Roy van der Meel, Zahi Fayad, Leo Joosten, Edward Fisher, Maarten Merkx, Mihai Netea & Willem Mulder.