Immunsviktbehandling med færre bivirkninger?

Eirik A. Torheim
Bioteknologisenteret, Universitetet i Oslo (UiO)
E-post: eirik.torheim@pasteur.fr

BAKGRUNN OG HENSIKT
Menneskets immunforsvar er underlagt streng kontroll i form av mange regulatoriske systemer. Disse skal sørge for å hindre utilsiktet aktivering av immunsystemet, som i enkelte tilfeller kan skade kroppens egne celler. De senere årene har man blitt oppmerksom på at forhøyet aktivitet eller svikt i slike regulatoriske systemer kan føre til sykdom. Nye behandlingsformer som retter seg mot immunregulerende mekanismer antas derfor å kunne være til hjelp blant annet ved alvorlige immunsviktsykdommer, så som aids. Slik målrettet behandling kan dessuten gi betydelige gevinster i form av færre bivirkninger.

Humant immunsviktvirus (hiv) ble identifisert for 27 år siden som årsaken til et uventet utbrudd av enkelte svært uvanlige sykdommer hos homofile menn (1). Blant disse var en type lungebetennelse kalt Pneumocystis carinii og den sjeldne kreftsykdommen Kaposi’s sarcoma. Man fant raskt at hivviruset forårsaket immunsvikt, og at det nettopp var uttalt immunsvikt som innledet den avsluttende fasen av hivsykdommen hvor disse uvanlige sykdommene dukket opp (2). Dette siste stadiet, kjent som ervervet immunsviktsyndrom (aids), blir i dag diagnostisert med utgangspunkt i kliniske tegn på immunsvikt og et kraftig redusert antall T-hjelperceller (færre enn 400 per mikroliter blod).

Tidligere trodde man at immunsvikten som forårsaket aids var et direkte resultat av det omfattende tapet av T-hjelperceller, en type immunceller som er viktige for immunresponsen mot hiv. Dette har imidlertid vist seg å være en grov forenkling. I tillegg til det rent kvantitative aspektet har det nemlig kommet frem at både T-hjelpercellene og andre immunceller forandrer egenskaper som følge av hivsmitte (3). Et forhøyet nivå av syklisk AMP (cAMP) i cellene kan være en bidragsytende faktor i denne situasjonen ved å motvirke den aktiveringen som naturlig skjer i T-celler som kommer i kontakt med viruset (4). I tillegg er det funnet forhøyete nivåer av regulatoriske T-celler i lymfatisk vev hos hivpasienter (5). Disse regulatoriske T-cellene motvirker immunresponser mot både hiv og andre infeksjoner og kan dermed bidra til å svekke immunforsvaret ytterligere.

MATERIALE OG METODE
Væskestrømcytometri, en metode som gir anledning til å studere egenskapene til isolerte immunceller på enkeltcellenivå, har vært benyttet utstrakt i dette arbeidet. Cellene suges opp i en tynn væskestrøm og bestråles av en eller flere lasere som får cellene til å lyse opp avhengig av hvordan de er blitt farget på forhånd og hvorvidt de uttrykker de markørene man ønsker å studere. Det kan for eksempel dreie seg om overflateuttrykk av markører som avslører cellens tilhørighet til spesifikke cellepopulasjoner, eller produksjon av utvalgte signalstoffer som immuncellene bruker til å kommunisere med hverandre.

Studiene som er inkludert i denne avhandlingen er gjort utelukkende på humant materiale, det vil si blodprøver fra hivpasienter og friske blodgivere. Blodet ble renset umiddelbart etter tapping ved at de hvite blodcellene (immuncellene) ble skilt fra de røde, hvorpå immuncellene ble kunstig aktivert med antistoffer. Immuncellenes evne til å produsere signalstoffer typiske for en immunrespons ble så analysert ved hjelp av væskestrømcytometri. Statistiske metoder som Mann-Whitney og Wilcoxon ble anvendt for å kunne vurdere ektheten av de forskjellene som ble observert i immunresponsene hos hivpasienter fra forskjellige behandlingsgrupper – eller mellom to cellepopulasjoner fra sammepasient.

RESULTATER
Gjennom tre forskjellige forskningsprosjekter har Torheim og hans kolleger utforsket immunregulerende mekanismer av mulig terapeutisk betydning. I det første prosjektet har de påvist at immunsvikten som uunngåelig følger av varig hivinfeksjon dels kan skyldes en type T-celler som produserer det immunregulerende signalstoffet IL-10. Dette signalstoffet har tidligere blitt tilskrevet en rekke funksjoner (6), og forskjellige vitenskapelige publikasjoner har rapportert om både immunstimulerende og immunhemmende egenskaper av IL-10. Ved å isolere T-cellene som produserer IL-10 og observere deres innflytelse på aktiveringen av andre T-celler lyktes det imidlertid Torheim og kolleger å påvise en cellemediert immunregulerende effekt som kan ha betydning for kroppens evne til å forsvare seg mot hiv og andre infeksjonssykdommer (7).

En annen regulatorisk mekanisme Torheim og hans kolleger har viet interesse dreier seg om signalmolekylet syklisk AMP (cAMP). Dette signalmolekylet er særlig aktivt hos hivpasienter og virker som en bremsekloss i kjeden av reaksjoner som leder til aktivering av en T-celle, noe som kan bidra til å svekke hivpasientens immunforsvar. Torheim har videreutviklet en type peptider (RIAD-peptider) som veldig presist opphever den immunhemmende effekten av cAMP, og forbedret dem (gjort dem mer stabile) slik at de kan brukes i forsøksvis behandling av levende dyr (8). Hvis RIAD-peptidene også viser seg å bedre immunforsvaret hos levende dyr (og ikke bare på isolerte celler) vil de kunne brukes som utgangspunkt for å utvikle nye, immunstimulerende medisiner med betydning for behandlingen av hiv. Disse kan dessuten forventes å ha få bivirkninger på grunn av RIAD-peptidenes presise virkningsmekanisme.

Allerede registrerte legemidler med immunmodulerende egenskaper kan også yte viktige bidrag til den fremtidige behandlingen av alvorlige immunsviktsykdommer som hiv/aids. I en fase II klinisk studie har Torheim og kolleger, i samarbeid med en forskningsgruppe ved Ullevål universitetssykehus, vurdert det kliniske potensialet til COX-2-hemmeren celekoksib som tilskudd til behandlingen av hivpasienter (artikkel innsendt for publikasjon). COX-2 er et enzym som bidrar til dannelsen av PGE2, et signalstoff som stimulerer produksjonen av cAMP. Det forhøyede nivået av cAMP kan, som nevnt, bidra til immunsvikten som følger av langvarig hivinfeksjon. De 27 pasientene som fullførte studien var uten antiviral behandling så lenge studien pågikk, og virkningen av celekoksib ble vurdert gjennom en rekke kliniske parametere samt immunologiske undersøkelser. Blant de viktigste observasjonene var en reduksjon i nivået av overflatemolekylet CD38 på hivpasientenes T-celler etter celekoksib-behandling. Denne reduksjonen indikerer en positiv utvikling hos pasientene i form av et styrket immunforsvar.

DISKUSJON
I dette doktorgradsarbeidet har regulatoriske mekanismer som er aktive ved hivinfeksjon blitt undersøkt nærmere – i håp om at disse kan utnyttes i nye immunmodulerende terapier som kan supplere dagens antivirale behandlingsregimer. Interessen for denne typen studier skyldes i første rekke at man, selv med mange registrerte hivmedisiner på markedet, ikke har vært i stand til å finne en kur mot hiv. I tillegg mangler størstedelen av verdens hivsmittede et reelt behandlingstilbud, i og med at dagens hivmedisiner er svært dyre og må brukes livet ut.

Resultatene med den mest umiddelbare nytteverdien kommer fra studien som ble gjort på mulige immunmodulerende effekter av celekoksib i hivpasienter. Denne studien viser at celekoksib, som allerede er et registrert legemiddel iNorge, kan yte et viktig bidrag til den antivirale behandlingen ved å styrke hivpasientenes immunsystem. Det gjenstår imidlertid å vurdere den kliniske effekten av slik behandling på pasientenes evne til å kontrollere viruset over tid.

Det har en stund vært kjent at RIAD-peptider kan oppheve den immunhemmende effekten av cAMP (9). Så langt har imidlertid disse observasjonene begrenset seg til studier på isolerte celler. Med utviklingen av stabiliserte RIAD-peptider som kan brukes til å studere effekten av cAMP på immunresponser i levende dyr har vi kommet et langt steg videre i retning av immunmodulerende behandlinger som spesifikt virker på T-celler med forhøyete nivåer av cAMP. Slike behandlinger kan blant annet brukes til å motvirke immunsvikt forårsaket av hivinfeksjon. Det blir nå interessant å se hvorvidt de stabiliserte RIAD-peptidene faktisk har immunregulerende effekt i levende dyr, og hvorvidt denne effekten kan utnyttes terapeutisk.

Identifiseringen av en gruppe hemmende immunceller hos hivpasienter gir i første rekke en ny dimensjon til de allerede mange og kompliserte effektene man har observert på immunforsvaret som følge av hivinfeksjon. Et interessant aspekt ved disse cellene er at de er spesifikke for hiv, men at de – i motsetning til de fleste andre hivspesifikke T-celler – ikke forsøker å motarbeide viruset. Snarere tvert imot; det later til at de hindrer aktiveringen av andre T-celler, noe som kan ha betydning for utviklingen av immunsvikt hos hivpasienter. I så fall utgjør disse cellene et svært viktig angrepspunkt for fremtidige immunmodulerende behandlinger ved hiv.

KONKLUSJON
Dette arbeidet identifiserer – og søker å utnytte – nye angrepspunkter for fremtidige immunmodulerende terapier rettet mot alvorlige immunsviktsykdommer. Immunceller som produserer signalstoffet IL-10 hemmer immunaktivering hos hivpasienter og kan være et egnet mål ved supplerende hivbehandling. Utviklingen av stabiliserte RIAD-peptider som kan brukes til å bedre funksjonen av T-celler i levende dyr utgjør et spennende funn som kan bidra til nye, spesifikke immunsviktbehandlinger. Videre ble det allerede markedsførte legemiddelet celekoksib vist å ha immunmodulerende egenskaper hos hivpasienter, noe som kan resultere i at disse får et utvidet behandlingstilbud. Det skal bli interessant å følge hvordan man i fremtiden kan dra nytte av denne kunnskapen.

Referanser

1. Gottlieb MS, Schroff R, Schanker HM et al. Pneumocystis carinii pneumonia and mucosal candidiasis in previously healthy homosexual men: evidence of a new acquired cellular immunodeficiency. N Engl J Med 1981; 305: 1425–31.
2. Rosen FS. The acquired immunodeficiency syndrome (aids). J Clin Invest 1985; 75: 1–3.
3. Appay V, Rowland-Jones SL. Premature ageing of the immune system: The cause of aids? Trends Immunol 2002; 23: 580–5.
4. Aandahl EM, Aukrust P, Skålhegg BS et al. Protein kinase A type I antagonist restores immune responses of T cells from hivinfected patients. FASEB J 1998; 10: 855–62.
5. Andersson J, Boasso A, Nilsson J et al. The prevalence of regulatory T cells in lymphoid tissue is correlated with viral load in hivinfected patients. J Immunol 2005; 174: 3143–7.
6. Moore KW, de Waal Malefyt R, Coffman RL et al. Interleukin-10 and the interleukin-10 receptor. Annu Rev Immunol 2001; 19: 683–765
7. Torheim EA, Ndhlovu LC, Pettersen FO et al. Interleukin-10-secreting T cells define a suppressive subset within the hiv1-specific T-cell population. Eur J Immunol 2009 39: 1280–7.
8. Torheim EA, Jarnaess E, Lygren B et al. Design ofproteolytically stable RI-anchoring disruptor peptidomimetics for in vivo studies of anchored type I protein kinase A-mediated signalling. Biochem J 2009; 424: 69–78.
9. Carlson CR, Lygren B, Berge T et al. Delineation of type I protein kinase A-selective signaling events using an RI anchoring disruptor. J Biol Chem 2006; 281: 21535–45.

 (Publisert i NFT nr. 5/2010 side 22–23.)