Door plantenvirus veroorzaakte immuunreactie vernietigt effectief kankercellen

Een virus dat vaak zwarte ogenbonen infecteert, lijkt een groot potentieel te hebben als goedkope en krachtige immuuntherapie tegen kanker. Wetenschappers onthullen waarom.

In een onderzoek gepubliceerd in Cell Biomaterials onderzocht een team onder leiding van experts op het gebied van chemie en nano-engineering aan de Universiteit van Californië in San Diego nader waarom het cowpea-mozaïekvirus (CPMV) – in tegenstelling tot andere plantenvirussen – op unieke wijze effectief is in het activeren van het immuunsysteem om kankercellen te herkennen en te vernietigen.

De studie heeft als titel: "Comparative Analysis of Plant Viruses for the Development of Anticancer Immunotherapeutic Drugs" en is gepubliceerd in het tijdschrift Cells Biomaterials.

Antitumoreffect van CPMV

In preklinische studies heeft CPMV een krachtige antitumoractiviteit aangetoond in verschillende muismodellen en bij honden met kanker. Wanneer CPMV rechtstreeks in tumoren wordt toegediend, rekruteert het aangeboren immuuncellen – zoals neutrofielen, macrofagen en natural killer-cellen – in de tumormicro-omgeving om tumorcellen te vernietigen.

Dit activeert B-cellen en T-cellen, waardoor er systemisch en langetermijn immuungeheugen ontstaat. Deze 'herstart' van het immuunsysteem helpt niet alleen de doeltumor te vernietigen, maar bereidt het lichaam ook voor om uitzaaiingen in andere delen van het lichaam op te sporen en te elimineren.

"Het is opvallend dat het CPMV is, en niet andere plantenvirussen, die een antitumorreactie veroorzaken", zegt Nicole Steinmetz, die de Leo en Trude Szilard-leerstoel bekleedt aan de Jacobs School of Engineering en de afdeling Chemische en Nano-engineering aan de UC San Diego en hoofdauteur is van de studie.

"Deze studie geeft ons inzicht in waarom CPMV zo effectief werkt", voegt eerste auteur Anthony Omole, een doctoraalstudent in het laboratorium van Steinmetz, toe.

“Het meest opwindende was dat, hoewel CPMV menselijke immuuncellen niet infecteert, ze er toch op reageren en geherprogrammeerd worden tot een actieve staat, die hen uiteindelijk traint om kankercellen te identificeren en te vernietigen.”

Wat is het geheim van CPMV?

De belangrijkste vraag bij de toepassing van CPMV in de behandeling van kanker bij de mens is: Wat maakt dit plantenvirus zo effectief in de strijd tegen kanker?

Om daarachter te komen, vergeleken Omole, Steinmetz en hun collega's van het National Nanotechnology Characterization Laboratory van het National Cancer Institute (NCI) CPMV met het cowpea chlorotic spot mosaic virus (CCMV), een nauw verwant plantenvirus dat geen antitumoractiviteit heeft als het in tumoren wordt geïnjecteerd.

Beide virussen hebben deeltjes van vergelijkbare grootte en worden in dezelfde mate opgenomen door menselijke immuuncellen. Binnen de cel zijn de reacties echter verschillend.

Wat is het verschil tussen CPMV en de andere systemen?

• CPMV stimuleert interferonen van de typen I, II en III, eiwitten met bekende antikankereigenschappen.

  "Dit is vooral interessant omdat de eerste kankerimmunotherapiemedicijnen recombinante interferonen waren", merkte Omole op.

• CCMV daarentegen activeert pro-inflammatoire interleukinen, die niet tot effectieve tumorvernietiging leiden.

Virussen worden ook anders verwerkt in zoogdiercellen:

• CPMV-RNA blijft langer aanwezig en dringt door in het endolysosoom, waar het toll-like receptor 7 (TLR7) activeert, een sleutelelement bij het op gang brengen van de antivirale en antitumor immuunreactie;
• CCMV-RNA bereikt dit activeringspunt niet en activeert daardoor niet de noodzakelijke immuunmechanismen.

Voordeel in productie

Een bijkomend voordeel van CPMV is dat het een goedkoop immunotherapeutisch middel kan zijn. In tegenstelling tot veel huidige geneesmiddelen die een complexe en dure productie vereisen, kan CPMV worden gekweekt met behulp van moleculaire landbouw.

"Het kan worden gekweekt in planten die alleen zonlicht, aarde en water nodig hebben", aldus Omole.

Volgende stappen: klinische proeven

Het team werkt eraan om CPMV in klinische studies te brengen.

"Deze studie biedt belangrijk inzicht in het werkingsmechanisme van CPMV. We bereiden ons nu actief voor op de volgende stappen om de meest effectieve kandidaat te selecteren die zowel antitumoreffect als veiligheid biedt", aldus Steinmetz.

"Nu is het moment. We zijn klaar om van laboratoriumonderzoek over te stappen naar klinische studies."