Kwaadaardige plasmacellen secreten kleine vesikels met gewijzigde inhoud die bijdragen tot het herval van multipel myeloom patiënten.

Kanker. De meest voorkomende doodsoorzaak in België, na hart- en vaatziekten.                                                                                                                          Jaarlijks worden ongeveer 70 000 Belgen met kanker gediagnosticeerd, terwijl zo’n 35 000 patiënten elk jaar de strijd verliezen. De meest voorkomende kankers bij Belgen zijn long-, borst-, maag- en darmkanker. Overlevingscijfers verschillen per type kanker, maar ook de leeftijd, algemene conditie en stadium (I-IV) beïnvloeden de overlevingskansen sterk. Kankerpatiënten kunnen na een intensieve behandeling genezen verklaard worden. Echter, deze eerste kanker kan na een periode van complete remissie toch opnieuw opduiken, wat deskundigen een herval noemen (1,2).

Multipel myeloom                                                                                                                                                  

Multipel myeloom, ook wel ziekte van Kahler genoemd, is een bloedkanker met een abnormaal hoog aantal witte bloedcellen, nl. de plasmacellen. In normale omstandigheden vechten deze plasmacellen tegen infecties door productie van verschillende antilichamen. In geval van multipel myeloom worden er echter te veel dezelfde plasmacellen geproduceerd die ook nog eens dezelfde antilichamen aanmaken. De patiënt kan zich niet goed meer verweren tegen infecties, maar ook de normale rode bloedcel-productie en botaanmaak zijn aangetast. Deze patiënten komen vaak in het ziekenhuis terecht met botbreuken, alsook oververmoeidheid en uitputting. Hoewel er momenteel goedwerkende geneesmiddelen bestaan om deze ziekte te overwinnen, zal het merendeel hervallen. Eens dit gebeurt, bestaan er nog maar weinig mogelijkheden om de patiënt te helpen. De grootste oorzaak van herval is het optreden van resistentie, waarbij de kankercellen niet langer gevoelig zijn aan de toegediende geneesmiddelen. De kankercellen herpakken zich namelijk en brengen zowel veranderingen aan zichzelf als de omgeving aan zodat zij niet langer gedood worden door de gebruikte geneesmiddelen. Hierdoor is er een noodzaak aan nieuwe geneesmiddelen om de resistentie te overwinnen. Slechts 50% van de myeloompatiënten zal 5 jaar na initiële diagnose nog in leven zijn (3).

Lipiden als nieuw aangrijpingspunt in de behandeling tegen multipel myeloom                                     

Om nieuwe therapieën te ontdekken, voerden we een assay uit op bloedstalen waarbij de concentraties van verschillende lipiden van gezonde vrijwilligers werden vergeleken met myeloompatiënten. Lipiden zijn vetten of vetachtige stoffen die niet oplosbaar zijn in water, maar wel in alcohol. Ze spelen een belangrijke rol in membraanfysiologie van cellen en metabolisme. Bekende voorbeelden zijn cholesterol en triglyceriden (= eetbare vetten en oliën). Het bloed van myeloompatiënten bevat hoge hoeveelheden ceramide en lage hoeveelheden sfingomyeline (allebei een type lipide). Dit kan verklaard worden door een verhoogde aanwezigheid van het enzym sfingomyelinase (SMase), dat sfingomyeline omzet naar ceramide (fig 1).

Figuur 1: Myeloompatiënten bezitten een ander lipidenprofiel dan gezonde vrijwilligers. Het bloed van myeloompatiënten bevat minder sfingomyeline en meer ceramide, wat verklaard kan worden door een verhoogde aanwezigheid van het enzym sfingomyelinase.

Kleine vesikels brengen boodschappen over tussen kankercellen en de omgeving                          

Kleine vesikels zijn blaasjes die omgeven zijn door een lipide-rijk membraan en allerlei stoffen bevatten. Ze worden door cellen aangemaakt, gesecreteerd en opgenomen door naburige cellen. Hierdoor functioneren zij o.a. als boodschappermoleculen tussen de verschillende celtypes. Aangezien verschillende onderzoeksgroepen, waaronder ook onze groep, al hebben aangetoond dat de secretie en opname van kleine vesikels bijdragen tot resistentie in kanker, hebben we ook onderzocht of zuur SMase (zSMase) aanwezig is in deze vesikels. We behandelden myeloomcellen met melfalan en bortezomib, twee vaak gebruikte geneesmiddelen in myeloom. Hieruit isoleerden we kleine vesikels met een neerslagreactie. Enzym analyse toonde een verhoogde zSMase inhoud aan wanneer deze behandeld werden met melfalan en bortezomib (fig 2a). Aangezien we wilden bevestigen dat zSMase bijdraagt tot resistentie en dus verhoogde leefbaarheid van de myeloomcellen, behandelden we deze cellen met twee soorten vesikels, nl. vesikels met lage zSMase inhoud en vesikels met hoge zSMase inhoud. Inderdaad, na een 24 uur-durende behandeling verhoogden de vesikels met hoge zSMase inhoud de leefbaarheid van de myeloomcellen. Vesikels met een lage zSMase inhoud deden dit niet (fig 2b).

Figuur 2: Myeloomcel-gesecrete vesikels bevatten zSMase. A. Melfalan en bortezomib verhogen de zSMase inhoud in vesikels. B. Vesikels met hoge zSMase inhoud vergroten de leefbaarheid van de myeloomcellen vergeleken met vesikels die weinig tot geen zSMase inhoud bevatten. Ctrl = controle, mel = melfalan, bz = bortezomib, ves = vesikel, zSMase = zuur sfingomyelinase. * = p < 0.05, ** p = < 0.01.

Enzym blokkade versterkt werking klassieke geneesmiddelen                                                                    

Sinds zSMase inhoud bijdraagt tot een verhoogde leefbaarheid van de myeloomcellen, onderzochten we ook of dit enzym geïnhibeerd kan worden, met als einddoel een sterfte van de myeloomcellen. Amitriptyline is een antidepressivum dat ook zSMase inhibeert. Combinatietherapie van amitriptyline met melfalan veroorzaakt zo’n 20% meer celdood na 24 uur behandeling vergeleken met melphalan als monotherapie. Combinatietherapie met bortezomib verlaagt het aantal levende cellen met 15% (fig 3).

Figuur 3: Inhibitie van zSMase door amitriptyline veroorzaakt sterfte van de kankercellen. Myeloomcellen werden behandeld met amitriptyline, melfalan en bortezomib gedurende 24 uur. Combinatietherapie verlaagt het aantal levende myeloomcellen. Ctrl = controle, ami = amitriptyline, mel = melfalan, bz = bortezomib. * = p < 0.05.

Een nieuwe therapie voor multipel myeloom                                                                                                       

Multipel myeloom is gekend voor zijn ontwikkeling van resistentie tegen geneesmiddelen, wat leidt tot de noodzaak van meerdere behandelingen in tijden van herval of verergering van de ziekte. Zelfs dan zullen de meeste patiënten uiteindelijk bezwijken aan deze kanker. Deze studie is de eerste die veranderingen in sfingolipiden in het bloed van myeloompatiënten identificeerde, waarbij we het geobserveerde verschil kunnen verklaren met een verhoogde aanwezigheid van zSMase in de myeloomcellen. De zSMase inhoud werd gecorreleerd met resistentie, waarbij de klassieke geneesmiddelen de zSMase hoeveelheid verhoogden, en myeloomcellen hun resistente eigenschappen konden overdragen naar andere naburige myeloomcellen door transfer van zSMase-rijke vesikels. Inhibitie van dit enzym met amitriptyline, een goedkoop en vaak gebruikt antidepressivum, verhoogde de werkzaamheid van de gebruikte klassieke geneesmiddelen. Deze studie biedt een rationale aan om zSMase-gerichte geneesmiddelen toe te voegen aan de huidige combinatietherapieën in myeloom patiënten.

(1) “Stichting tegen Kanker,” https://www.kanker.be/, 2019, accessed: October 1, 2019.

(2) “Belgian Cancer Registry,” https://kankerregister.org/, 2019, accessed: October 1, 2019.

(3) “Cancer net,” https://www.cancer.net/, 2019, accessed: October 1, 2019.