Voor solide tumoren zijn de celsignaleringsroutes beter in kaart gebracht dan voor hematologische tumoren. Het promotieonderzoek van dr. Ingrid Spaan brengt opheldering over een flink aantal van zulke routes bij multipel myeloom. Haar bevindingen bieden niet alleen nieuwe fundamentele inzichten, maar ook aanknopingspunten voor betere behandeling.
Tekst: Diana de Veld
Dr. Ingrid Spaan is wat je noemt een stapelaar. Na de mavo volgde ze in Arnhem/Nijmegen een analistenopleiding op mbo-niveau, waarna ze in Utrecht de meer biomedisch gerichte vervolgopleiding op hbo-niveau voltooide (cum laude). ‘Mijn toenmalige mentor zei tegen me: ik zie jou nog wel een keer promoveren’, vertelt ze. ‘Daar geloofde ik helemaal niets van, maar ik besloot wel de masterstudie Cancer, Stem Cells & Developmental Biology te gaan doen.’ Haar mentor kreeg toch gelijk: dit voorjaar ontving Spaan haar doctorsbul.
Puzzelen aan pathways
Tijdens haar promotietijd aan het UMC Utrecht verdiepte ze zich in een veelheid aan onderwerpen, met één overkoepelend thema: celsignaleringsroutes (cell signaling pathways). ‘Het puzzelen aan pathways en hun onderlinge relaties vind ik heel leuk’, verklaart Spaan. ‘Ik deed mijn afstudeerstage bij de groep van dr. Victor Peperzak, in samenwerking met de afdeling Hematologie en Philips. Iedereen wilde er graag mee verder en toen Philips mijn eerste PhD-jaar wilde sponsoren, besloot ik ervoor te gaan.’
Small-molecules voor multipel myeloom
Spaans focus ligt op multipel myeloom (MM). ‘Hoewel er veel goede behandelingen beschikbaar zijn, is MM nog steeds niet te genezen’, zegt ze. ‘De ziekte keert vaak weer terug, meestal door resistentie tegen de gebruikte middelen. Wat er dan op moleculair niveau gebeurt, is niet goed bekend. Voor solide tumoren zijn de celsignaleringsroutes beter in kaart gebracht dan voor hematologische tumoren, mede doordat voor solide tumoren van oudsher goede modelsystemen bestaan.’
De promovenda wilde bepalen welke celsignaleringsroutes van belang zijn bij MM en of die aanknopingspunten bieden voor behandeling. ‘Voor solide tumoren bestaan er al veel small-molecules die specifieke intracellulaire pathways kunnen remmen’, licht ze toe. ‘Sommige daarvan zouden relevant kunnen zijn voor de behandeling van MM, en doordat deze middelen al zijn goedgekeurd voor andere soorten kanker zouden we ze sneller naar de kliniek kunnen brengen. Maar je moet dan dus wel eerst weten welke pathways relevant zijn.’
Celdood door Wnt-remmers
Als eerste richtte Spaan zich op de Wnt-signaleringsroute, waar ook haar masterscriptie om draaide. ‘In het veld bestond nog veel discussie: is die pathway nou echt belangrijk voor MM? Het was al wel bekend dat Wnt-signalering relevant is voor de botziekte bij MM, maar speelt het ook een rol bij de overleving van de myeloomcellen zelf?’ Uit haar experimenten bleek duidelijk van wel. ‘We zagen dat het stimuleren van de Wnt-signaleringsroute de overleving van primaire myeloomcellen verbeterde. Tegelijk zorgde het toedienen van een tankyrase-remmer en een porcupine-remmer, een combinatie die de Wnt-signaleringsroute in myeloomcellijnen bleek te blokkeren, juist voor veel celdood bij primaire myeloomcellen’, licht Spaan toe. Met single-cell sequencing van het transcriptoom van deze behandelde myeloomcellen verkreeg ze meer inzicht in het onderliggende mechanisme. ‘We zagen dat de Wnt-remmers leidden tot een afname van een stressresponsroute die normaal gesproken assisteert bij grote hoeveelheden ongevouwen of verkeerd gevouwen eiwit. Dat is interessant, want bij myeloom worden grote hoeveelheden M-proteïne klonaal geproduceerd. Myeloomcellen zijn dus erg afhankelijk van deze stressresponsroute om te kunnen overleven.’ Een vervolgstudie, niet in het proefschrift opgenomen, laat zien dat een combinatie van Wnt-remmers met proteosoom-remmers een potent effect geeft. ‘Maar Wnt-remmers zijn nog niet in gebruik bij patiënten en je moet er erg voorzichtig mee zijn – Wnt speelt tenslotte onder meer een rol bij het onderhoud van stamcellen. Dit is dus nog ver van de kliniek’, voegt ze toe.
Dexamethason
Na deze studies verdiepte Spaan zich in andere pathways die van belang zijn voor myeloom. ‘We wilden uitzoeken of je die kon targeten en we wilden weten of je conventionele medicijnen misschien kunt vervangen door middelen die verder downstream targeten, zodat je een deel van de bijwerkingen ontloopt.’ Haar belangrijkste studie, gericht op het veelgebruikte medicijn dexamethason, verscheen in Blood Advances. Dexamethason geeft veel bijwerkingen, waardoor patiënten soms niet de volledige dosis kunnen krijgen. Spaan probeerde daarom combinaties uit van dexamethason met middelen die al in de kliniek of in klinische trials gebruikt worden, op zoek naar synergie. ‘Die vonden we met name bij de combinatie met de MCL-1-inhibitor S63845’, zegt ze. ‘Er lopen gelukkig al klinische studies naar deze combinatie. Het mooie is dat individuele doseringen mogelijk lager kunnen omdat de combi zo goed werkt.’
Meer downstream targeten
Spaan wilde ook uitzoeken waarom juist deze combinatie zo goed werkt. ‘Daarvoor moest ik weten: wat doet dexamethason precies met de signaleringsroutes? We zagen in myeloomcellijnen dat dexamethason de mTORC1/P70S6K-signaleringsroute blokkeert die normaal bijdraagt aan de overleving van myeloomcellen. Maar die route kun je ook meer downstream blokkeren met een small-molecule-remmer: PF-4708671. In onze samples bleek de combinatie van MCL-1-remmers en PF-4708671 inderdaad heel goed te werken. Er waren zelfs samples die níet reageerden op dexamethason + MCL-1-remmer, maar wél op PF-4708671 + MCL-1-remmer.’ Kan ze dat laatste verklaren? ‘Ja, het small-molecule diffundeert in de cel en werkt daar rechtstreeks op de signaleringsroute, terwijl er bij dexamethason allerlei tussenstappen nodig zijn. In die stappen kan ook resistentie optreden en met het small-molecules omzeil je dat.’
Hoewel klinische trials met PF-4708671 voor andere ziekten de veiligheid ervan al hebben aangetoond, is de combinatie ervan met MCL-1-remmers voor MM nog niet getest. ‘Daarvoor zijn ook eerst tussenstappen nodig, bijvoorbeeld met diermodellen. Tot nu toe heeft helaas nog niemand dat opgepakt. Ik hoop echt dat dat nog gebeurt, want ik denk dat we de zorg voor myeloompatiënten hiermee mogelijk kunnen verbeteren.’
NF-kB-pathway na terugval
Een andere vraag die Spaan interesseerde was wat er gebeurt met de celsignaalroutes wanneer patiënten resistent worden tegen een behandeling. ‘Hiervoor lieten we computeralgoritmes van Philips los op data van het hele transcriptoom van beenmerg van patiënten in verschillende ziektestadia. Die data waren elders verkregen met micro-arrays.’ Ze was met name geïnteresseerd in de NF-kB-pathway bij patiënten met een terugval na eerstelijns totaaltherapie (inductietherapie + stamceltransplantatie + onderhoudsbehandeling). ‘We zagen dat de activiteit van de NF-kB-pathway bij deze patiënten sterk omhoog schoot’, vertelt Spaan. ‘Het onderliggende resistentiemechanisme bleek heel divers, het kon namelijk berusten op een toename in BCL-XL, BCL-2, óf BFL-1. Met name over dat laatste eiwit was veel discussie, het leek bij myeloom niet zo relevant. Ik hoop dat onze publicatie in Cancers meer awareness creëert over het belang van BFL-1.’ Daarnaast ziet ze ook aanknopingspunten voor therapieën. ‘Je kunt niet de hele NF-kB-pathway remmen, want dan houd je geen immuunrespons over. Maar misschien zou je heel specifiek downstream kunnen remmen door je te richten op BCL-2, BCL-XL of BFL-1, afhankelijk van welk eiwit bij de patiënt verhoogd is.’
Rol voor small-molecule-remmers
Tot slot wil Spaan graag het belang van celsignaleringsroutes bij MM benadrukken, inclusief de mogelijkheden daarvan voor de toekomst. ‘Tijdens mijn verdediging kreeg ik de vraag of er in het veld nog wel ruimte is voor het remmen van pathways met small-molecules, nu de behandeling van MM steeds meer verschuift richting celtherapieën zoals CAR-T-cellen en bispecific antibodies. Ik denk juist dat de combinatie van small-molecules en celtherapieën heel zinnig zal zijn. Celtherapieën richten zich op de buitenkant van cellen. Er zijn altijd een paar cellen die de dans ontspringen en die zou je dan via pro-survival pathways binnenin de cel kunnen aanpakken. Het is nog toekomstmuziek, maar het lijkt mij een heel mooie combi.’
Samenvatting
- Blokkeren van Wnt-signalering zorgt voor celdood in primaire myeloomcellen, en wel via afname van de unfolded protein-stressrespons.
- Het combineren van dexamethason met een MCL-1-remmer heeft een synergistisch effect bij het doden van myeloomcellen.
- Het small-molecule PF-4708671 is mogelijk een beter alternatief voor dexamethason, het blokkeert dezelfde signaleringsroute maar dan direct en specifiek.
- Bij patiënten met een terugval na eerstelijns totaaltherapie schiet de activiteit van de NF-kB-pathway omhoog. Dit leidt tot een toename van pro-survival BCL-2, BCL-XL óf BFL-1.