Zit de oplossing voor kanker al heel die tijd in ons eigen lichaam?
“9 maanden” Dat is het antwoord dat 600 Belgen jaarlijks te horen krijgen bij de vraag “hoelang heb ik nog te leven?” Bij elk van hen werd glioblastoom vastgesteld, een agressieve hersentumor waarbij ondanks vele behandelingen het merendeel van patiënten hervallen. Dit wederkerend glioblastoom blijkt nog steeds ongeneeslijk. Maar er is hoop. Onderzoek bij bloedkankers toont aan dat we met behulp van jouw eigen cellen en een knap staaltje wetenschap het tij kunnen keren. Tijdens mijn thesis ontwikkelden we een nieuw platform om deze soort behandeling sneller en goedkoper te produceren én we vonden al enkele hoopvolle kandidatenbehandelingen om wederkerend glioblastoom te bestrijden.
Patiënten en wetenschap: twee handen op een buik
Je leest het goed, met jouw eigen cellen kunnen we een therapie ontwikkelen om wederkerend glioblastoom te bestrijden. Ieder van ons heeft namelijk een aantal vechter cellen, zogenaamde T-cellen, die deel uitmaken van ons afweersysteem. Deze zijn in staat om zieke cellen te herkennen en bestrijden. Maar ze kunnen het niet alleen. Wanneer een indringer wordt ontdekt, worden de T-cellen geactiveerd door een aantal helpercellen waarna ze de indringer kunnen identificeren en elimineren. Nadien worden de T-cellen dan terug gedeactiveerd door regulatorcellen. Een slim systeem dat er normaal voor zorgt dat onze eigen gezonde cellen niet aangevallen worden, maar tegelijkertijd een systeem dat uitgebuit wordt door kankercellen. Bij wederkerend glioblastoom wordt de directe omgeving rondom de kanker cellen namelijk zo opgebouwd dat heel het afweersysteem onderdrukt wordt. Hierdoor kunnen de T-cellen niet meer geactiveerd worden en raken ze heel snel oververmoeid met als gevolg dat de tumor niet meer aangevallen kan worden. En dat is nu net het probleem dat we proberen te overbruggen met ons knap staaltje wetenschap ofwel de zogenaamde CAR T-cel. Elke T-cel bevat namelijk receptoren, eiwitten aan de buitenkant van de cel, die een bepaald doelwit herkennen. En het zijn nu net die receptoren die we zelf ontwerpen en introduceren in jouw eigen T-cellen. Deze receptoren, we noemen ze ook wel CAR constructen, bestaan uit twee grote onderdelen. Het eerste onderdeel bevindt zich binnen in de cel en zorgt ervoor dat de T-cellen niet meer afhankelijk zijn van de helpercellen om geactiveerd te kunnen worden. Het tweede onderdeel bevindt zich op de cel en staat in voor het herkennen van het doelwit. Op deze manier kunnen de CAR T-cellen snel hun doelwit vinden en de kankercel onmiddellijk gaan bestrijden. Het klinkt heel simpel, maar het werkt.
Time is money
Jammer genoeg kunnen we niet op voorhand voorspellen welke van deze CAR constructen zullen werken en welke niet. Daardoor moeten er dus telkens een hele boel geproduceerd en getest worden. Klassiek wordt dit gedaan aan de hand van onschadelijk gemaakte virussen die T-cellen zullen infecteren. Op die manier zorgen ze er namelijk voor dat de T-cellen het CAR construct zullen uitdrukken tot aan hun dood. Echter duurt deze manier van werken zeer lang (lees: weken) én is het nog eens zeer duur. Daarom zijn we op zoek gegaan naar een nieuwe techniek die zowel sneller als goedkoper is. En die techniek hebben we gevonden in de wondere wereld van mRNA. Al onze cellen bevatten DNA, een soort archief dat alle bouwplannen bevat van de cel. Wanneer één specifiek eiwit gebouwd moet worden, wordt niet het gehele archief meegegeven aan de werkers. Integendeel, enkel het specifieke plan van dat ene eiwit wordt gekopieerd. En dat plan is wat we mRNA noemen. Wij wouden dus voor onze CAR constructen mRNA ontwerpen en maken om daarna te introduceren in onze T-cellen. Na verscheidene verbeteringsstappen, waren we in staat om een manier van werken op te stellen waarmee we in slechts enkele dagen mRNA kunnen produceren. Door een kleine elektrische shock te geven aan onze T-cellen nemen deze het mRNA op waarna ze het plan gebruiken om een eiwit op te bouwen voor een dikke week. Onze T-cellen drukken dus niet voor altijd het CAR-eiwit uit, maar deze week is wel meer dan genoeg om CAR constructen te kunnen testen.
We maken wederkerend glioblastoom een kopje kleiner
Aan de hand van deze nieuwe techniek zijn we dan begonnen met CAR T-cellen te produceren om wederkerend glioblastoom te bestrijden. Nu bleek uit een eerdere klinische proef dat B7-H3 wel eens een interessant eiwit zou kunnen zijn om als doelwit te gebruiken. Daar zagen we namelijk dat hoge levels van B7-H3 in de tumor samen gaan met een vroeg overlijden van de patiënt. Om B7-H3 als doelwit te kunnen herkennen (herinner je het tweede onderdeel van het construct), maken we gebruik van nanobodies, kleine onderdelen van antilichamen enkel gevonden in kameelachtigen. Beschouw het als kleine professionele raceauto’s die zich pijlsnel overal kunnen tussen wurmen. Ze kunnen dus niet alleen makkelijker B7-H3 bereiken, maar ze zijn ook nog eens stabieler dan de klassieke antilichamen die momenteel veel gebruikt worden. Met onze nieuwe techniek in de ene hand en de raceauto’s in de andere konden we dus aan de slag om in totaal 9 B7-H3 CAR constructen te testen. Elk van deze constructen bevatte een verschillend nanobody als herkenningsonderdeel. We bepaalden hun level van activatie, keken naar hoe vermoeid de T-cellen waren, hoe goed ze overleefden en natuurlijk naar hun vermogen om glioblastoom cellen te doden. Hieruit kwamen drie beloftevolle kandidaten naar voren die bij elke test uitblonken. Een voorbeeld hiervan is zichtbaar op de figuur hieronder.
En wat nu?
In een eerstvolgende fase willen we onze drie B7-H3 CAR T-cellen testen op cellen afkomstig van patiënten én willen we de tumor in het labo nabouwen. Dit wil zeggen dat we ook de typische onderdrukkende omgeving rondom de kankercellen namaken om te zien of onze kandidaatbehandelingen in staat zijn deze te overbruggen. Nog veel werk voor de boeg dus. Op dit moment kunnen we onze 600 Belgen nog geen beter antwoord geven op hun vraag, maar hopelijk is in de toekomst met onze therapie het antwoord “Zolang u maar wil.”
Dit onderzoek werd mede mogelijk gemaakt door Kom Op Tegen Kanker.
Bibliografie
Asmamaw Dejenie, T., Tiruneh G., Medhin, M., Dessie Terefe, G., Tadele Admasu, F., Wale Tesega, W., & Chekol Abebe, E. Current updates on generations, approvals, and clinical trials of CAR T-cell therapy. Human vaccines & immunotherapeutics, 18(6), 2114254 (2022).
Bagley, S. J., et al. Repeated peripheral infusions of anti-EGFRvIII CAR T cells in combination with pembrolizumab show no efficacy in glioblastoma: a phase 1 trial. Nature Cancer (2024)
Baiersdörfer, M., et al. A Facile Method for the Removal of dsRNA Contaminant from In Vitro-Transcribed mRNA. Molecular Therapy — Nucleic Acids 15, 26–35 (2019).
Baral, A., Ye, H. X., Jiang, P. C., Yao, Y., & Mao, Y. B7-H3 and B7-H1 expression in cerebral spinal fluid and tumor tissue correlates with the malignancy grade of glioma patients. Oncology letters, 8(3), 1195–1201 (2014).
Belgian Cancer Registry, Brussels, 2024
Brown, C. E., et al. Locoregional delivery of IL-13Rα2-targeting CAR-T cells in recurrent high-grade glioma: a phase 1 trial. Nature Medicine 30, 1001–1012 (2024).
Choi, B. D., et al. CAR-T cells secreting BiTEs circumvent antigen escape without detectable toxicity. Nature Biotechnology, 37, 1049–1058 (2019).
Daniels, K. G., et al. Decoding CAR T cell phenotype using combinatorial signaling motif libraries and machine learning. Science 378, 1194–1200 (2022).
De Mey, W., et al. A synthetic DNA template for fast manufacturing of versatile single epitope mRNA. Molecular Therapy — Nucleic Acids, 29, 943–954 (2022).
Digregorio, M., et al. The expression of B7-H3 isoforms in newly diagnosed glioblastoma and recurrence and their functional role. Acta Neuropathologica Communications 9, (2021).
Duerinck, J., et al. Intracerebral administration of CTLA-4 and PD-1 immune checkpoint
blocking monoclonal antibodies in patients with recurrent glioblastoma: a phase I clinical trial. Journal for immunotherapy of cancer, 9(6), e002296 (2021).
Duerinck, J., Tuyaerts, S., Movahedi, K., & Neyns, B. Overcoming the immune suppressive nature of glioblastoma by leveraging the surgical intervention - current status and future perspectives. Frontiers in Immunology, 14, (2023).
Duerinck, J., et al. Intracranial administration of anti-PD-1 and anti-CTLA-4 immune checkpoint-blocking monoclonal antibodies in patients with recurrent high-grade glioma. Neuro-Oncology, 26(12), 2208–2221 (2024).
Felsberg, J., et al. Epidermal Growth Factor Receptor Variant III (EGFRvIII) Positivity in EGFR-Amplified Glioblastomas: Prognostic Role and Comparison between Primary and Recurrent Tumors. Clinical Cancer Research, 23, 6846–6855 (2017).
Fu, M., Xue, B., Miao, X. & Gao, Z. Overcoming immunotherapy resistance in glioblastoma: challenges and emerging strategies. Frontiers in Pharmacology16, (2025).
Funeh, C. N., et al, Design and preclinical validation of an anti-B7-H3 specific radiotracer: A non-invasive imaging tool to guide B7-H3 targeted therapies. Submitted
Goldberg, M. V. & Drake, C. G. LAG-3 in cancer immunotherapy. Current Topics in Microbiology And Immunology 269–278 (2010)
Goodman, D. B., et al. Pooled screening of CAR T cells identifies diverse immune signaling domains for next-generation immunotherapies. Science Translational Medicine 14, (2022).
Gordon, K. S., et al. Screening for CD19-specific chimaeric antigen receptors with enhanced signalling via a barcoded library of intracellular domains. Nature Biomedical Engineering 6, 855–866 (2022).
Hanssens, H., Meeus, F., De Veirman, K., Breckpot, K., & Devoogdt, N. The antigen‐binding moiety in the driver’s seat of CARs. Medicinal Research Reviews, 42(1), 306–342 (2021).
June, C. H., & Sadelain, M. Chimeric Antigen Receptor Therapy. The New England journal of medicine, 379(1), 64–73 (2018).
Kawalekar, O. U., et al. Distinct Signaling of Coreceptors Regulates Specific Metabolism Pathways and Impacts Memory Development in CAR T Cells. Immunity 44, 380–390 (2016).
Keir, M. E., Butte, M. J., Freeman, G. J. & Sharpe, A. H. PD-1 and Its Ligands in Tolerance and Immunity. Annual Review Of Immunology, 26, 677–704 (2008).
Khan, A. N. e.a. Immunogenicity of CAR-T Cell Therapeutics: Evidence, Mechanism and Mitigation. Frontiers in Immunology 13, (2022).
Kozani, P. S., et al. Nanobody-based CAR-T cells for cancer immunotherapy. Biomarker Research, 10(1), (2022).
Li, D., et al. Camel nanobody-based B7-H3 CAR-T cells show high efficacy against large solid tumours. Nature Communications, 14(1), (2023).
Liu, Y., Zhou, F., Ali, H., Lathia, J. D. & Chen, P. Immunotherapy for glioblastoma: current state, challenges, and future perspectives. Cellular And Molecular Immunology 21, 1354–1375 (2024).
Lim, M., Xia, Y., Bettegowda, C., & Weller, M. Current state of immunotherapy for glioblastoma. Nature reviews. Clinical oncology, 15(7), 422–442 (2018).
Lu, Y., et al. Resolution of tissue signatures of therapy response in patients with recurrent GBM treated with neoadjuvant anti-PD1. Nature communications, 12(1), 4031 (2021).
Maalej, K. M., et al. CAR-cell therapy in the era of solid tumor treatment: current challenges and emerging therapeutic advances. Molecular Cancer, 22(1), (2023).
Meeus, F., et al. Preclinical evaluation of antigen-sensitive B7-H3-targeting nanobody-based CAR-T cells in glioblastoma cautions for on-target, off-tumor toxicity. Journal for immunotherapy of cancer, 12(11), e009110 (2024).
Meeus, F., et al. Preclinical development and selection of human epidermal growth factor receptor 2-targeting nanobody-based CAR-T cells for the treatment of solid tumors. Submitted
Milone, M. C., et al. Chimeric Receptors Containing CD137 Signal Transduction Domains Mediate Enhanced Survival of T Cells and Increased Antileukemic Efficacy In Vivo. Molecular Therapy 17, 1453–1464 (2009).
Nayak, L., et al. Randomized Phase II and Biomarker Study of Pembrolizumab plus Bevacizumab versus Pembrolizumab Alone for Patients with Recurrent Glioblastoma. Clinical Cancer Research, 27(4), 1048–1057 (2021).
O’Rourke, D. M., et al. A single dose of peripherally infused EGFRvIII-directed CAR T cells mediates antigen loss and induces adaptive resistance in patients with recurrent glioblastoma. Science Translational Medicine 9, (2017).
Oyewole-Said, D., et al. Beyond T-Cells: Functional Characterization of CTLA-4 Expression in Immune and Non-Immune Cell Types. Frontiers in Immunology 11, (2020).
Park, S., Maus, M. V. & Choi, B. D. CAR-T cell therapy for the treatment of adult high-grade gliomas. Npj Precision Oncology 8, (2024).
Ringel, F., et al. Clinical benefit from resection of recurrent glioblastomas: results of a multicenter study including 503 patients with recurrent glioblastomas undergoing surgical resection. Neuro-Oncology, 18(1), 96–104 (2016).
Schmidts, A., et al. Tandem chimeric antigen receptor (CAR) T cells targeting EGFRvIII and IL-13Rα2 are effective against heterogeneous glioblastoma. Neuro-Oncology Advances 5, (2022).
Sterner, R. C. & Sterner, R. M. EGFRVIII and EGFR targeted chimeric antigen receptor T cell therapy in glioblastoma. Frontiers in Oncology 14, (2024).
Tan, A. C., Ashley, D. M., López, G. Y., Malinzak, M., Friedman, H. S., & Khasraw, M. Management of glioblastoma: State of the art and future directions. CA: a cancer journal for clinicians, 70(4), 299–312 (2020).
Tang, X., et al. Administration of B7-H3 targeted chimeric antigen receptor-T cells induce
regression of glioblastoma. Signal Transduction and Targeted Therapy, 6(1), (2021).
Wick, W., et al. Lomustine and Bevacizumab in Progressive Glioblastoma. New England Journal Of Medicine, 377(20), 1954–1963 (2017).
Yeo, S. P. e.a. B7-H3–Targeting Chimeric Antigen Receptors Epstein-Barr Virus–specific T Cells Provides a Tumor Agnostic Off-The-Shelf Therapy Against B7-H3–positive Solid Tumors. Cancer Research Communications 4, 1410–1429 (2024).
Zhang, Y., et al. Safety and efficacy of B7-H3 targeting CAR-T cell therapy for patients with recurrent GBM. Journal Of Clinical Oncology, 42(16_suppl), 2062 (2024).
Zou, B. et al. Novel mRNA-Engineered fully human CAR-T cells targeting AXL in solid tumors. Biomedicines 13, 844 (2025).
Images were generated using GraphPad Prism v8.4.3 software and Biorender.
