Met behulp van het diermodel voor multipele sclerose (EAE) in het penseelaapje is aangetoond dat bepaalde type T-cellen gericht tegen myeline een belangrijke rol spelen bij de ziekte. Tevens is het diermodel verfijnd door EAE op een andere manier te induceren. Ook is onder andere onderzocht waarom anti-CD20 antistof (rituximab, in de handel onder de naam Rituxan) goed werkt.

Samenvatting proefschrift van Yolanda Kap

proefschriften-101006-kaftgrootMultipele sclerose (MS) is een chronische aandoening die zich kenmerkt door ontsteking, demyelinisatie (afbraak van myeline), en schade aan de zenuwcellen in de witte en grijze stof van de hersenen en het ruggenmerg. Demyelinisatie wordt mogelijk veroorzaakt doordat cellen van het immuunsysteem, zoals macrofagen en T-cellen, zich richten tegen de myeline laag om zenuwcellen. De exacte pathogenese, oftewel de oorzaak en de ontwikkeling, van MS is nog niet bekend. Tevens is er nog geen medicijn om de progressieve voortgang van de ziekte te stoppen. In dit proefschrift is onderzoek gedaan naar de pathogenese van MS en een aantal nieuwe geneesmiddelen zijn getest op hun effectiviteit.

Diermodel in de penseelaap

Om onderzoek te kunnen doen naar de pathogenese en het effect van nieuwe geneesmiddelen is een diermodel nodig. Dit diermodel moet zo sterk mogelijk lijken op MS in het klinische verloop en in de ontwikkeling van de laesies in de hersenen en het ruggenmerg. De marmoset, ook wel bekend als de penseelaap, is grotendeels vergelijkbaar met de mens op het genetische, immunologische, en anatomische vlak. Het diermodel voor MS is experimentele autoimmuun encefalomyelitis (EAE).

EAE kan worden geïnduceerd door immunisatie met de synthetische versie van het humane eiwit myeline oligodendrocyt glycoproteïne (rhMOG) of met een stukje van MOG, namelijk MOG34-56. Dit wordt opgelost in compleet Freund’s adjuvant (CFA). MOG is één van de eiwitten die aanwezig zijn in de myelineschede om zenuwcellen en waartegen een deel van de immuunrespons in MS is gericht. CFA is een adjuvant dat er onder andere voor zorgt dat er een langdurige afgifte ontstaat van rhMOG op de immunisatie plek. Hierdoor wordt het immuunsysteem langdurig geactiveerd door rhMOG. CFA bevat ook dode bacteriën waardoor het immuunsysteem nog extra geactiveerd wordt.

Verfijning model

In dit proefschrift hebben wij aangetoond dat EAE in marmosets ook geïnduceerd kan worden door MOG34-56 op te lossen in incompleet Freund’s adjuvant (IFA). IFA lijkt op CFA, maar het grote verschil is dat IFA geen dode bacteriën bevat. Dit heeft drie belangrijke voordelen. Allereerst ontstaan er minder bijwerkingen doordat er geen dode bacteriën in zitten. Ten tweede is dit model een grote verbetering omdat de ziekte nu anders geïnduceerd wordt, waardoor het mogelijk meer op MS gaat lijken. Bij MS wordt immers ook geen adjuvant gebruikt. Ten derde wordt de kans lager op vals-negatieve en vals-positieve resultaten bij het testen van nieuwe geneesmiddelen.

T-cellen

Eén van de onderzoeksvragen was welke processen van het immuunsysteem een rol spelen in de ziekte. Het blijkt dat T-cellen die zich richten op MOG34-56 een belangrijke rol spelen in de ziekte. Deze T-cellen hebben bepaalde kenmerken die zowel overeenkomen met natural killer cellen als cytotoxische T-cellen en behoren daarom mogelijk tot de natural killer-cytotoxische T-lymfocyt populatie (NK-CTL). Tevens maken deze T-cellen het cytokine IL-17.

Om te onderzoeken of de productie van IL-17A door MOG34-56-specifieke T-cellen essentieel is voor de ziekte, hebben we in het rhMOG in CFA model IL-17A geneutraliseerd door wekelijks te behandelen met twee verschillende concentraties van een antistof tegen IL-17A. De behandeling met dit antistof kon de ontwikkeling van klinische symptomen en pathologie niet voorkomen, maar het duurde wel langer voordat de behandelde dieren ziek werden vergeleken met de controle dieren. Na de behandeling was het aantal IL-17A producerende cellen veranderd in de lymfoïde organen, maar niet in de hersenen. Dit onderzoek suggereert dat IL-17A geen essentiële rol speelt in de inductie fase van dit model, maar mogelijk speelt het wel een rol bij de regulatie van de progressie van de ziekte.

B-cellen

Het verwijderen van CD20+ B-cellen is een veelbelovende behandeling voor MS. Het anti-CD20-antistof rituximab verminderde de klinische achteruitgang en de ontwikkeling van laesies in de witte stof van de hersenen van mensen met MS. Het mechanisme dat ten grondslag ligt aan dit effect is onbekend. Wij hebben het effect van het verwijderen van B-cellen op het immuunsysteem en de pathologie onderzocht. Drie weken na immunisatie met rhMOG in CFA, wanneer de T-cel respons op gang is, werden de B-cellen verwijderd door wekelijkse behandeling met een nieuwe anti-CD20 antistof (rituximab).

We laten zien dat B-cellen mogelijk werken als antigeen presenterende cel in het marmoset EAE model. In de behandelde dieren was de deling en cytokine productie van T-cellen in lymfoïde organen verminderd vergeleken met de niet behandelde dieren. Ook laten we zien dat het verwijderen van B-cellen leidt tot minder demyelinisatie en ontsteking in de witte en grijze stof van de hersenen, in het ruggenmerg en de oogzenuw. Deze resultaten tonen aan dat B-cellen mogelijk een pathogene rol spelen door de activatie van autoreactieve T-cellen en de inductie van de pathologie.

Herstel mechanismen

In plaats van het onderdrukken van de immuunrespons, is het stimuleren van nieuwe myeline aanmaak en de uitgroei van zenuwcellen een andere therapeutische strategie. Om dit te onderzoeken zijn marmosets geïmmuniseerd met MOG34-56 in CFA en wekelijks behandeld met een antistof tegen Nogo-A. Nogo-A is aanwezig in myeline en remt de uitgroei van zenuwcellen. We hebben aangetoond dat een anti-Nogo-A antistof de ontwikkeling van klinische symptomen en pathologie remt. Nogo-A blijkt ook betrokken bij de aanmaak van myeline en de ontwikkeling van de myeline-producerende oligodendrocyten. Een anti-Nogo-A antistof kan dus potentieel een goede therapie zijn voor MS en andere ziekten waarin afbraak van myeline plaatsvindt.

Conclusie

Deze studies laten zien dat MOG34-56-specifieke T-cellen een belangrijke rol spelen in de pathogenese van EAE en mogelijk ook in MS. Deze T-cellen hebben de unieke combinatie van cytotoxiciteit en IL-17A productie en kunnen geactiveerd worden door immunisatie met MOG34-56 in IFA. Dit laat zien dat dode bacteriën in het adjuvant niet noodzakelijk zijn voor de activatie van deze T-cellen. Tevens hebben we aangetoond dat een anti-IL-17A antistof niet effectief is in het geteste marmoset EAE model. Het verwijderen van B-cellen en een anti-Nogo-A antistof zijn wel veelbelovende behandelmethoden voor MS. Het verbeterde en verfijnde marmoset EAE model zal in de toekomst bijdragen aan verdere ontrafeling van de pathogenese en tevens meer gebruikt worden voor de preklinische validatie van nieuwe geneesmiddelen.

Proefschrift: A primate view on multiple sclerosis
Promotoren: Prof.dr. J.D. Laman en prof.dr. R. Benner

Curriculum Vitae

Personalia:

Naam:     Yolanda  S. Kap
Geboren: Amstelveen, 12 oktober 1980

 Opleiding:
1999 Herman Wesselink College in Amstelveen

2003 Higher Laboratory Education Utrecht

2005  Biomedical Science VU Amsterdam

 Werkervaring:
2005 – 2010 – PHD project Dep. Immunology Erasmus MC en BPRC

2010 – Post-doc at the Dep. Immunobiology BPRC

Promotie:

6 oktober 2010, Erasmus Rotterdam

Relatie met MS:

Yolanda had geen speciale reden om voor een onderzoek naar MS te kiezen. “Ik vind neuroimmunologie gewoon heel interessant”.