Baanbrekende nieuwe behandeling VIB-KULeuven leidt tot beter herstel na hersentrauma bij muizen

Onderzoekers uit Leuven en het Verenigd Koninkrijk hebben nieuwe resultaten gepubliceerd over een therapeutische piste waarbij het immuunsysteem wordt ingezet om hersenbeschadiging te voorkomen. 

De samenwerking tussen professor Adrian Liston (voorheen Vlaams Instituut voor Biotechnologie (VIB) en KU Leuven en sinds enkele jaren verbonden aan het Babraham Institute in het VK) en professor Matthew Holt (verbonden aan VIB, KU Leuven en de i3S-Universiteit van Porto) leidde tot een systeem om in de hersenen het aantal gespecialiseerde ontstekingsremmende immuuncellen op te voeren om op die manier hersenontsteking en -beschadiging te beperken. 

De aanpak bleek alvast in muismodellen tot minder hersenschade te leiden na hersenletsel, beroerte of bij multiple sclerose. 

Traumatisch hersenletsel, zoals veroorzaakt door een auto-ongeval of een val, is wereldwijd een belangrijke doodsoorzaak. Voor mensen die het overleven, kan het langdurige en ernstige gevolgen hebben, onder de vorm van cognitieve problemen en zelfs dementie. 

Een belangrijke oorzaak van deze cognitieve stoornissen is de ontstekingsreactie op het letsel, waarbij zwelling van de hersenen permanente schade veroorzaakt. Terwijl ontsteking in andere delen van het lichaam kan worden aangepakt met geneesmiddelen, is dit in de hersenen heel moeilijk door de aanwezigheid van de bloed-hersenbarrière, die voorkomt dat gewone ontstekingsremmende moleculen op de plaats van het hersentrauma kunnen komen.  

"Ons lichaam heeft zijn eigen ontstekingsremmende respons: regulatoire T-cellen zijn in staat om ontstekingen waar te nemen en een cocktail van natuurlijke ontstekingsremmers te produceren. Helaas zijn er maar heel weinig van deze regulerende T-cellen in de hersenen. Wij probeerden een nieuw therapeutisch middel te ontwikkelen om de hoeveelheid regulerende T-cellen in de hersenen te vergroten. Indien er voldoende regulatoire T-cellen zijn, zo redeneerden we, zouden ze de ontsteking na een letsel kunnen beheersen en de schade beperken", zei professor Liston. 

Het onderzoeksteam ontdekte dat het aantal regulerende T-cellen in de hersenen laag was door een beperkte aanvoer van de cruciale overlevingsmolecule interleukine 2, ook bekend als IL2. Het niveau van IL2 is laag in de hersenen vergeleken met de rest van het lichaam omdat het niet doorheen de bloed-hersenbarrière kan.  

Samen bedacht het team een nieuwe therapeutische aanpak waardoor meer IL2 kan worden aangemaakt door hersencellen. De onderzoekers gebruikten een gen-toedieningssysteem op basis van een virale vector - een op een virus gebaseerd middel om genetisch materiaal in een cel, een orgaan of een organisme te brengen. Dit systeem kan daadwerkelijk een intacte bloed-hersenbarrière passeren en in de hersenen het DNA afleveren dat ze nodig hebben om meer IL2 aan te maken.  

"Jarenlang leek de bloed-hersenbarrière een onoverkomelijke hindernis voor de efficiënte toediening van biologische geneesmiddelen in de hersenen. Ons werk, waarbij we gebruik maken van de nieuwste virale vectortechnologie, bewijst dat dit niet langer het geval is. Het is zelfs mogelijk dat de bloed-hersenbarrière onder bepaalde omstandigheden therapeutisch gunstig kan zijn, omdat ze – eenmaal op hun bestemming – het 'lekken' van geneesmiddelen naar de rest van het lichaam verhindert", zei professor Holt.  

Dankzij hun aanpak waren de onderzoekers in staat de niveaus van de overlevingsmolecule IL2 in de hersenen op te voeren tot dezelfde niveaus als in het bloed. Hierdoor kon het aantal regulerende T-cellen zich in de hersenen opbouwen, tot 10 maal hoger dan normaal. Om de doeltreffendheid van de behandeling te testen, werd een muismodel gebruikt. Wat bleek? Muizen met meer IL2 hadden inderdaad minder hersenschade na een letsel en presteerden ook beter in cognitieve tests.  

"Toen we de hersenen van de muizen zagen na het eerste experiment, was dit een echt 'eureka-moment' - we zagen meteen dat de behandeling het letsel had verkleind", zei doctor Lidia Yshii van het KU Leuven-team.    

De onderzoekers testten ook de doeltreffendheid van hun aanpak in experimentele muismodellen voor multiple sclerose en beroerte - met succes. 

In een vervolgstudie, die momenteel nog aan peer review wordt onderworpen en dus nog niet gepubliceerd is, toont het onderzoeksteam ook aan dat de behandeling doeltreffend was om cognitieve achteruitgang bij ouder wordende muizen te voorkomen.  

"Door de immuunrespons in de hersenen te begrijpen en erop in te spelen, waren we in staat een gen-toedieningssysteem voor IL-2 te ontwikkelen als een potentiële behandeling voor neuro-inflammatie. Met tientallen miljoenen mensen die er elk jaar mee te maken krijgen en met bovendien weinig beschikbare behandelingsmogelijkheden, biedt onze nieuwe aanpak reële mogelijkheden om mensen in nood te helpen. We hopen dat dit systeem binnenkort aan klinische proeven zal worden onderworpen, die essentieel zullen zijn om te testen of de behandeling ook bij patiënten werkt", zei Liston. 

Dokter Ed Needham, een neuroloog in het Addenbrooke's Hospital in het VK die geen deel uitmaakte van de studie, gaf commentaar op de klinische relevantie van deze resultaten. 

"Er is een dringende klinische noodzaak om behandelingen te ontwikkelen die secundair letsel kunnen voorkomen dat optreedt na een traumatisch hersenletsel. Belangrijk is dat deze behandelingen veilig zijn voor gebruik bij kritisch zieke patiënten die een hoog risico lopen op levensbedreigende infecties. De huidige ontstekingsremmende geneesmiddelen werken in op het gehele immuunsysteem en kunnen daardoor de gevoeligheid van patiënten voor dergelijke infecties vergroten." 

"Wat deze studie zo interessant maakt, is dat de behandeling niet alleen met succes de door ontsteking veroorzaakte hersenschade kan verminderen, maar dat zij dit kan doen zonder de rest van het immuunsysteem van het lichaam aan te tasten, waardoor de natuurlijke afweer behouden blijft die nodig is om kritieke ziekte te overleven."

De studie van het Leuvens-Britse team is gepubliceerd in Nature Immunology. Dit artikel is gebaseerd op een persbericht van VIB-KU Leuven.

Een doorbraak in een onderzoek betekent niet hetzelfde als een doorbraak in de geneeskunde. De verwezenlijkingen van VIB-onderzoekers kunnen de basis vormen voor nieuwe therapieën, maar het traject om die te ontwikkelen, kan nog jaren in beslag nemen.

Dit kan veel vragen oproepen en daarom stelt het VIB een e-mailadres ter beschikking, waar iedereen met vragen over dit en ander medisch gericht onderzoek terechtkan: patienteninfo@vib.be.