Nieuw celtype speelt cruciale rol in de afweer tegen luchtweginfecties

(08-05-2020) Een nieuw ontdekt type cel van het afweersysteem speelt een cruciale rol bij het presenteren van bestanddelen van virussen en bacteriën aan de cellen van het immuunsysteem, die vervolgens de indringers vernietigen en luchtweginfecties bestrijden.

Een internationaal team wetenschappers, waaronder de teams van Bart Lambrecht, Martin Guilliams, Hamida Hammad en Charlotte Scott (allen VIB-UGent Centrum voor Inflammatieonderzoek) heeft een nieuw type antigen-presenterende cel van het afweersysteem ontdekt. De nieuw ontdekte dendritische cel speelt een cruciale rol bij het presenteren van bestanddelen van virussen en bacteriën aan de cellen van het immuunsysteem, die vervolgens de indringers vernietigen en infectie van de luchtwegen bestrijden. De ontdekking van deze cel verklaart ook hoe convalescent plasma een gunstig effect kan hebben bij de afweer tegen virusinfecties, zoals COVID-19.

Ontsteking en immuniteit

Wanneer ons lichaam met een infectie te kampen heeft, reageert het met ontsteking en koorts. Dit is een teken dat het immuunsysteem aan het werk is, en het leidt tot de activering van verschillende afweercellen, zoals soldaten die gemobiliseerd worden in een leger. Dendritische cellen (DC’s) zijn de generaals van dat leger. Ze kunnen de soldaten precies activeren en aansporen om geïnfecteerde cellen als indringers op te sporen en te doden. DCs doen dit door stukjes van de indringer (of ‘antigenen’) te presenteren aan de cellen van het immuunsysteem, vandaar hun naam als antigen-presenterende cel. 

Vermomd als generaal

Er zijn verschillende types antigen-presenterende cellen in ons lichaam. Conventionele DCs zijn voortdurend in de weer om als verkenners in ons lichaam te scannen naar indringers, zelfs wanneer alles rustig is. Wanneer er een ontstekingsreactie is door een infectie schiet een ander type DC in actie. Deze cellen ontstaan uit monocyten, ontstekingscellen die heel snel in geïnfecteerde weefsels binnenkomen.  Zo stond het toch in de leerboeken.  Monocyten worden inderdaad veelvuldig gebruikt als voorlopers van DCs voor de behandeling van kanker, met wisselend succes.

Deze studie, uitgevoerd door de teams van Bart Lambrecht, Martin Guilliams, Hamida Hammad en Charlotte Scott (allen verbonden aan het VIB-UGent Centrum voor Inflammatieonderzoek) en internationale collega’s, toont nu aan dat DCs die ontstaan uit monocyten het eigenlijk niet zo goed doen als antigen-presenterende cellen en onterecht als generaals van de afweer aanzien werden.

De wetenschappers bestudeerden muizen met een ernstige virale luchtweginfectie (veroorzaakt door twee verschillende RNA virussen) en maakten gebruik van single-cell RNA-expressie- technologie. Deze techniek laat toe om van iedere individuele cel van het afweersysteem, een heel precies beeld te krijgen van het type genen dat actief is, en zo kan de identiteit van een cel met hoge precisie achterhaald worden.  Ze ontdekten dat monocyte-DCs wel degelijk bestaan, maar dat deze cellen zich niet als antigen-presenterende cel gedragen. De reden voor de vroegere verwarring is dat er een nieuwe DC tevoorschijn komt (heel technisch ‘inflammatory type 2 conventional DC’ genaamd, of kortweg inf-cDC2) die enkele van typische eigenschappen van monocyten, macrofagen, en conventionele DCs combineert, om zo een ‘super’ DC te vormen. De generaal vermomt zich en wordt aanzien als monocyt.

Bart Lambrecht: “Dit was een grote verrassing voor ons. We hebben allemaal geleerd dat monocyte-DCs zich als de beste antigenen aanbieden tijdens een ontsteking. Nu tonen we aan dat het eigenlijk een nieuw type hybride dendritische cel is die al het werk verricht. Dit verandert wat we weten over het immuunsysteem en levert belangrijke nieuwe inzichten voor virale luchtweginfecties en andere ontstekingsziekten.”
Martin Guilliams: “Dit kon enkel door teamwork. Het bepalen van de vingerafdruk van individuele cellen met single-cell RNA-sequentie bepaling heeft uiteindelijk de complexe code van de DC gekraakt. Veel tegenstrijdige bevindingen van de voorbije twintig jaar zijn nu plots minder mysterieus.”
Charlotte Scott: “In de toekomst wordt het interessant om te zien in welke andere ontstekingsziekten deze inf-cDC2’s ook gevormd worden. Mogelijk kunnen we in de toekomst nieuwe behandelingen ontwikkelen die de kracht van deze nieuwe cel benutten om betere vaccins en krachtigere ontstekingsmedicijnen te maken.”

Convalescent plasma en COVID-19

De bevindingen van het onderzoek hebben ook een direct belang voor de huidige COVID-19 pandemie, veroorzaakt door een ander virus dat de luchtwegen infecteert. Een noodbehandeling die momenteel wordt overwogen is het gebruik van convalescent plasma, bloedplasma van herstelde patiënten.

Cedric Bosteels, hoofdauteur van de nieuwe paper: “Een van de unieke karakteristieken van de nieuwe ‘super’ DCs is dat ze functionele Fc-receptoren tot expressie brengen voor de antilichamen die worden aangetroffen in het plasma van patiënten die hersteld zijn van COVID-19.”

Deze studie toont voor het eerst aan dat toediening van convalescent plasma met daarin de virus-specifieke antilichamen de werkzaamheid van de ‘super’ DCs nog verder versterkt, door verbeterde antigen-presentatie aan de soldaten van de afweer. Deze studie biedt dus een nieuw perspectief voor de behandeling van virale infecties en andere ontstekingsziekten.

Studie

Bosteels, Neyts, et al. (2020). Inflammatory Type 2 cDCs Acquire Features of cDC1s and Macrophages to Orchestrate Immunity to Respiratory Virus Infection. Immunity. 52: 1 – 18. Doi: j.immuni.2020.04.005.

Financiering

Deze studie werd gefinancierd door de European Research Council, Universiteit Gent, Fonds Wetenschappelijk Onderzoek (FWO), en de Health Research Council New Zealand.

Info

VIB-UGent Centrum voor Inflammatieonderzoek
Prof. Bart Lambrecht
T 09 331 36 07
bart.lambrecht@ugent.vib.be

Prof. Martin Guilliams
T 09 331 37 42
martin.guilliams@ugent.vib.be