Het marmoset EAE model is een belangrijk ziektemodel om de autoimmuun reacties in mensen na te bootsen. Voor toekomstig onderzoek zal verder geïnvesteerd moeten worden om de marmoset en het ziekteproces in het dier verder te karakteriseren.

Samenvatting van het proefschrift van Herbert Brok* (2002)

1b8boekmarmosetWanneer ziekteverwekkers, zoals bacteriën of virussen, het lichaam binnendringen worden deze herkend door ons afweersysteem (immuunsysteem) als vreemd. Als gevolg hiervan komen er een aantal reacties op gang die uiteindelijk leiden tot vernietiging van de indringers: zo blijven we gezond (immuun).

Soms kan ons immuunsysteem echter geen goed onderscheid maken tussen wat nu lichaamsvreemd is en wat nu lichaamseigen zelf is. Als gevolg van deze fout begint ons afweersysteem lichaamseigen structuren aan te vallen. We spreken in dit geval van een auto immuunreactie.

MS, een voorbeeld van een auto immuunreactie, omvat een verzameling van ziektebeelden waarbij de beschermlaag (het myeline) rondom de zenuwuitlopers (axonen) in het centrale zenuwstelsel (hersenen en ruggenmerg) wordt aangetast. Dit resulteert in een verstoorde prikkeloverdracht van de hersenen en het ruggenmerg naar de spieren en organen.

De zichtbare beschadiging van het myeline (laesie of plaque) in de hersenen en ruggenmerg van patiлnten met MS kan leiden tot allerlei neurologische problemen zoals verlamming, spasmen, tintelingen, zicht afwijkingen en incontinentie. Ondanks intensief onderzoek is de oorzaak van MS nog onbekend -algemeen wordt er gedacht aan een rol van virussen -en is een behandeling die de ziekte definitief een halt toeroept of geneest niet beschikbaar. Tevens is nog niet volledig duidelijk hoe en waarom de fout door het afweersysteem gemaakt wordt en tegen welke componenten van het myeline de reaktie in beginsel gericht is.

In principe kan onderzoek naar het ontstaan en de ontwikkeling van MS het best bij patiënten worden uitgevoerd. Echter, mensen gaan pas naar de dokter wanneer de ziekte zich uit in lichamelijk ongemak en dus al enige tijd (vaak jaren) aan de gang is. Ook kan er niet zomaar zonder problemen hersen- of zenuwweefsel van deze mensen afgenomen worden voor verder onderzoek en is het inschakelen van gezonde personen volstrekt onacceptabel. De ingewikkelde ziekteprocessen die leiden tot MS, als ook de complexiteit van de aangetaste organen, maken dat er nog geen model is buiten het lichaam (in vitro) waarin de ziekte tot in detail nagebootst kan worden. Als gevolg hiervan zijn we voor een beter inzicht in het vroege ziekteproces en voor de ontwikkeling van geneesmiddelen vooralsnog aangewezen op proefdieren, waarin ziektemodellen in non-humane primaten (apen) een belangrijke schakel vormen.

De gewone marmoset -Callithrix jacchus jacchus of penseelaap -is oorspronkelijk afkomstig uit Brazilië. Een volwassen dier weegt 300-350 gram, is ongeveer 20 cm groot met een even lange staart. De witte pluimpjes op de oren zijn het meest markante kenmerk van deze soort. In 1995 is de Amerikaanse neuroloog Prof. dr. Steven Hauser er als eerste in geslaagd om een experimenteel model in de marmoset te ontwikkelen dat sterke overeenkomsten vertoont met de chronische vorm van MS in de mens en wordt betitield als experimentele auto immuun encephalomyelitis (EAE). De ziekte kan worden opgewekt door de dieren componenten van het centraal zenuwstelsel toe te dienen.

Een belangrijke voorwaarde voor het gebruik van de aap als ziektemodel is dat zo’n model alleen gebruikt wordt als vraagstellingen niet op andere manieren kunnen worden onderzocht. In tegenstelling tot de meest gebruikte muizen- en rattensoorten, verschillen apen, net als mensen, onderling in de opbouw van hun afweersysteem, waardoor elk dier anders reageert. Door wat bloed van dieren af te nemen kunnen de genetische kenmerken die het afweersysteem reguleren (het zogenaamde major histocompatibility complex of MHC) voor elk individu in kaart worden gebracht. De bijzonderheid van dit systeem is dat de genprodukten een grote verscheidenheid (polymorfisme) op populatie niveau vertonen.

Het grote voordeel van deze genetische typering is dat men vooraf – maar ook achteraf -inzicht krijgt in de factoren en eigenschappen van het immuunsysteem die mogelijk een rol spelen bij het ontstaan van MS, temeer daar de bouwstenen van het afweersysteem in de aap zeer sterk vergelijkbaar zijn met die van de mens. Verder is de complexiteit van de hersenen van apen goed vergelijkbaar met die van mensen en zijn apen vatbaar voor dezelfde infecties met dezelfde soort virussen en bacteriлn als mensen. Het EAE model in de marmoset is enige jaren geleden ook in Nederland op het primatencentrum BPRC geïntroduceerd. Enkele resultaten staan beschreven in het proefschrift “Experimental Autoimmune Encephalomyelitis in the Common Marmoset: A Novel Animal Model for Multiple Scerosis” van Herbert P.M. Brok.

Eerst zijn we begonnen om het MHC van de marmoset in kaart te brengen. Uit de resultaten bleek dat de MHC klasse II moleculen een sterke gelijkenis vertoonden met die van de mens. Echter, in tegenstelling tot de mens hebben alle penseelapen één bepaalde MHC klasse II molecuul gemeen. Uit verder onderzoek is gebleken dat juist deze structuur verantwoordelijk lijkt te zijn voor de bevinding dat de ziekte in alle dieren succesvol is op te wekken. Dit gegeven geeft ons de mogelijkheid om tijdens toekomstig onderzoek de rol van erfelijke en (omgevingsfactoren voor de ziekte verder in kaart te brengen.

De cellen van het immuunsysteem waarvan algemeen aangenomen wordt dat ze een belangrijke rol spelen bij het ontstaan en de verdere ontwikkeling van de ziekte zijn antigeen presenterende cellen (APC), T-cellen en B-cellen. Om deze cellen beter te kunnen identificeren zijn specifieke antistoffen getest voor structuren die zich op het oppervlak van deze cellen bevinden. Met behulp van de hierbij behaalde resultaten was het mogelijk om de T-cellen en B-cellen verder te karakteriseren.

Vervolgens worden de resultaten beschreven voor de twee op dit moment meest gangbare ziektemodellen, gebruik makend van humaan myeline of myelin oligodendrocyte glycoprotein (MOG) als trigger. MOG is een eiwit dat slechts in geringe hoeveelheid, maar specifiek aanwezig is in het centraal zenuwstelsel. De auto immuunreactie tegen MOG speelt een belangrijke rol bij de afbraak van myeline. Uit ons onderzoek is gebleken dat niet de kwantiteit of diversiteit maar de kwaliteit en specificiteit van de geproduceerde antilichamen van belang zijn bij het ontstaan van EAE.

Antistoffen gericht tegen, waarschijnlijk -2- en 3-dimensionale structuren van het MOG molekuul, bleken een essentële schakel te zijn om het myeline rondom de zenuwuitlopers af te breken. Bij dieren waarin dit soort antistoffen niet aantoonbaar aanwezig waren, trad geen laesie vorming op. Antilichamen gericht tegen, waarschijnlijk, lineaire strukturen lijken niet wezenlijk bij te dragen aan het ziekteproces. T-cellen daarentegen kunnen alleen maar reageren op lineaire structuren (peptiden). In het MOG model in de marmoset bleek dat het aantal verschillende peptiden waarop T-cellen reageren positief gecorreleerd is met de snelheid waarmee de ziekte zich ontwikkeld. In het myeline model kon dit nog niet overtuigend worden aangetoond. De betrokken T-cellen vertoonden sterke overeenkomsten met elders eerder beschreven T-cellen in knaagdieren en mens (zgn. CD4+Th1 cellen).

Uit verder onderzoek bleek dat ze ook een molecuul, genaamd CD56, tot expressie brengen op hun oppervlak. Van dit type T-cellen -tot nu toe alleen nog beschreven in de mens -is bekend dat het in staat is om cellen uit het centrale zenuwstelsel op een aantal manieren te doden. Wat de rol van deze cellen is in mensen met MS en of dit ook in de marmoset het geval is, wordt op dit moment verder onderzocht.

Lang werd aangenomen dat hersenen en ruggenmerg organen waren die niet of nauwelijks beпnvloedbaar waren door signalen van het afweersysteem van buitenaf. In hoofdstuk twee beschrijven wij echter dat de diepgelegen lymfeknopen uit de hals (cervicale lymfeknopen) een belangrijke rol spelen bij de chroniciteit van het ziekteproces. Wij hebben aanwijzingen dat hier de activering en programmering plaatsvindt van een nieuwe golf aan T-cellen die het myeline aanvallen. Deze informatie opent nieuwe wegen voor toekomstige therapiën, aangezien de auto immuunreaktie in deze lymfeknopen met bepaalde technieken direct geneutraliseerd kan worden (tolerantie). Of dit ook zal werken in het marmoset EAE model en MS patiënten vereist verder onderzoek.

Het testen van potentiële effectieve therapiën in proefdiermodellen, zogeheten preklinisch onderzoek, is nodig teneinde de veiligheid en werkzaamheid van een medicijn voor de mens afdoende vast te stellen. De nieuwe generatie geneesmiddelen zijn gebaseerd op biologische moleculen, die met biotechnologische technieken worden geproduceerd. Naar verwachting zijn deze middelen veiliger en blijven deze langer werkzaam in de patiлnt dan de huidige middelen, waardoor betere resultaten behaald kunnen worden.

De Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA), de organisatie die het gebruik van een nieuw medicijn moet goedkeuren alvorens het kan worden toegelaten op de Amerikaanse markt, stelt de eis dat de veiligheid van biotechnologisch geproduceerde stoffen tevoren aangetoond is in een diersoort die gevoelig is voor de werking van de stof. Een belangrijk nadeel van de biologische geneesmiddelen is dat ze door hun specificiteit alleen werkzaam zijn in de mens, of in diersoorten die nauw aan de mens verwant zijn.

De enige diersoort die dan nog voor preklinische evaluatie in aanmerking komt is de aap. Een tweetal van deze moleculen is getest in het marmoset EAE model. Hierbij werd gekeken naar de klinische verschijnselen, laesie vorming in het centraal zenuwstelsel en werden de cellen en produkten van de immuunreactie met elkaar vergeleken in vitro. Zowel de werking van anti-CD40 als van anti-IL-12 antilichamen gaven bemoedigende resultaten te zien en worden momenteel verder ontwikkeld voor toepassing in MS.

De in dit proefschrift beschreven resultaten geven aan dat het marmoset EAE model een belangrijk ziektemodel is om de auto imuunreakties in mensen na te bootsen. Toch zal er voor toekomstig onderzoek verder geïnvesteerd moeten worden om zowel de marmoset als het ziekteproces in dit dier verder in detail te karakteriseren. Juist dan zal dit diermodel significant bij kunnen dragen tot de ontwikkeling van een behandeling die kan leiden tot genezing van de ziekte multipele sclerose.

* Samenvatting van het proefschrift van Herbert.P.M. Brok (2002), Experimentele Autoimmuun Encephalomyelitis in de Penseelaap, Een nieuw model voor multiple sclerose. Uitgave van het Biomedical Primate Research Centre, Rijswijk. ISBN 90-9015887-1

Curriculum Vitae

Personalia:

Naam:     Herbert Brok
Geboren: 1 augustus 1956 te Udenhout

 Opleiding:
Medische Microbiologie aan de Hogeschool West-Brabant

Afgestudeerd:
1987

23dmsonderzoek-proefschrift-brok-pasfoto

Gepromoveerd:
Erasmus Universiteit Rotterdam 2002

Relatie met MS:

tijdens het begin van mijn onderzoek had ik geen directe link met MS. Ik werkte op de afdeling immunobiologie, sectie autoimmuniteit, toen het marmoset EAE-model werd opgezet binnen het BPRC. Ik heb er toen in overleg voor gekozen om hiervan mijn promotieonderzoek te maken. Vlak nadat ik hiermee begonnen was, hoorde ik dat er bij een nichtje van mij MS was geconstateerd.