Antibodies from ebola survivor are being cloned to develop new drug (Dutch below)

Antibodies derived from an ebola survivor to cure seriously-ill patients. This is what US Dr James Crow, from the Vanderbildt University tries to achieve together with pharmaceutical company Mapp. This is the producer of the experimental ebola drug  ZMapp, consisting of a cocktail of three antibodies originating from mice. Human  derived antibodies could be better in beating the virus

From DNA to antibody

Dr. Rick Sacra, an US physician who contracted the virus while working in Liberia, donated blood. The scientists are searching after his antibody-producing white blood cells, the B-cells. James Crow selects the cells that produce antibodies to ebola and clones the genes encoding those antibodies  The DNA supplies the researchers with an endless source for antibody production. It can be stored for ages and multiplied in bacteria, a rather simple step. To go from DNA to antibody Mapp receives help from the Amgen company. Mapp, who produce their own antibodies in tobacco plants, will make large quantities of the human antibodies in mammalian cells. To do so, the antibody-DNA is  transferred into those cells, which read the code and translate that to large amounts of antibodies. This takes place in bioreactors. What follows is a long way of testing. Are these antibodies capable of neutralizing ebola? This is first tested in the lab, later in animals. The new drug is clearly not ready-to-use tomorrow.

Cloning antibodies from patients is a well-known method. But why should you clone them, why not purify them directly from the blood? That is because large volumes of patient blood are needed to purify sufficient amounts of antibodies. During the height of the epidemic many patients have high titers of anti-ebola antibodies. But when the disease fades out, the titers drop. Complicating factor is that many patients are infected with other viruses or parasites, like HIV. You don’t want that in your medication vial.

Purified from blood

Nevertheless, this is frequently done. Think of tetanus. For this disease in the Netherlands volunteer donors are frequently vaccinated to maintain high titers. The antibodies are purified from their blood to cure patients who have contacted this serious disease. The same goes for anti-rhesus-D injections. Antibodies to rhesus D are purified from blood of women who in the past had made antibodies to their babies. Next, patients with immune deficiencies receive antibodies purified from plasma of thousands of blood bank donors. They get the entire spectrum, so to defeat all general occurring infections.

The question remains whether Sacra survived thanks to his effective antibodies or whether the supporting treatment in an US hospital was crucial.

Source: http://www.reuters.com/article/2014/12/22/us-health-ebola-usa-antibodies-exclusive-idUSKBN0K00VA20141222

Antistoffen uit bloed ebola-overlever worden nagemaakt voor effectief medicijn

Antistoffen van een ebola-overlever inzetten bij ernstig zieke ebola-patiënten. Dat is wat onderzoek Dr. James Crow van de amerikaanse Vanderbildt University  samen met het farmaceutisch bedrijf Mapp probeert te doen.  Mapp maakt ook het experimentele ebolamedicijn ZMapp, dat bestaat uit een cocktail van drie antistoffen, die hun oorsprong in muizen vinden. Antistoffen uit mensen zouden wellicht nog beter in staat zijn het virus uit te schakelen.

Van DNA naar antistof

Dr. Rick Sacra, een Amerikaanse hulpverlener die de ziekte in Liberia opliep, doneerde bloed. De onderzoekers gaan daarin op zoek naar de antistof-producerende witte bloedcellen, de B-cellen. Crow selecteerde die cellen die antistoffen tegen ebola uitscheiden en kloneren daar het gen uit dat codeert voor die antistof. Met het DNA hebben de onderzoekers een oneindige bron voor het maken van antistoffen in handen. Het is heel eenvoudig om het DNA in bacteriën te vermenigvuldigen. Daarna krijgt Mapp, die haar eigen antistoffen in tabaksplanten maakt, hulp van bedrijf Amgen om grote hoeveelheden antistof te laten maken door zoogdiercellen. Het antistof-DNA wordt ingebracht in die cellen die vervolgens de DNA-code aflezen en grote hoeveelheden antistoffen gaan produceren. Dit vindt plaats in enorme bioreactoren. Dan volgt nog een heel traject van uittesten. Zijn deze antistoffen in staat ebola te neutraliseren? Dat wordt eerst getest in het lab, daarna in proefdieren. Dat is dus niet morgen klaar.

Het kloneren van antistoffen uit patiënten is een beproefde methode. Maar waarom moet je ze namaken, waarom zou je ze niet direct uit bloed zuiveren? Dat komt omdat er veel bloed van diverse patiënten nodig is om een kleine hoeveelheid antistoffen tegen ebola in handen te krijgen. Daar is een goede organisatie voor nodig. Op dit moment zijn er veel patiënten met hoge concentraties antistof, als deze epidemie wegebt dan gaan de bloedconcentraties ook omlaag, de blootstelling is dan al te lang geleden. Complicerende factor is dat veel patiënten ook besmet zijn met andere virussen en parasieten, zoals HIV. Dat wil je niet in je medicijnpotje.

Zuiveren uit bloed

Toch is dit wel een beproefde methode. Denk bijvoorbeeld aan tetanus. Voor deze ziekte worden in Nederland vrijwillige donoren regelmatig ingespoten met het vaccin, om hun antistofconcentratie op pijl te houden. Antistoffen uit hun bloed liggen klaar om tetanuspatiënten te behandelen. Hetzelfde geldt voor de rhesusprik. Antistoffen tegen het rhesuseiwit op rode bloedcellen worden gewonnen uit bloed van vrouwen die vroeger deze antistoffen tegen hun kind aanmaakten. Omdat dit steeds meer wordt voorkomen worden ook hiervoor donoren –ook mannen- blootgesteld aan de rhesusfactor om een antistofreactie op te wekken. Daarnaast krijgen patiënten met een gebrek aan antistoffen gezuiverde antistoffen uit plasma van duizenden bloedbankdonors toegediend. Het hele palet, zodat zij alle gebruikelijke infecties de baas kunnen.

Vraag blijft of Sacra ebola overleefde door zijn effectieve antistoffen of dat de ondersteunende behandeling in een Amerikaans ziekenhuis de doorslag gaf.

Bron: http://www.reuters.com/article/2014/12/22/us-health-ebola-usa-antibodies-exclusive-idUSKBN0K00VA20141222

Celtherapie voor kankerpatiënten

Twee verschillende celtherapieën . De een versterkt de afweerreactie, de andere remt deze juist af. Na jarenlange voorbereiding hebben we voor beide therapieën cellen opgekweekt die allebei voor het eerst worden toegediend aan kankerpatiënten. Een dubbele mijlpaal voor ons Laboratorium voor Celtherapie.

Graft-versus-host ziekte

Patiënten die een stamceltransplantatie met cellen van een donor hebben ondergaan, ondervinden soms een levensbedreigende bijwerking: acute graft-versus-host (GVH) ziekte. Hierbij vallen immuuncellen uit het stamceltransplantaat de gezonde cellen van de patiënt aan. Deze krijgt last van zijn longen, maag, darmen, lever of huid. Sommige patiënten overlijden hieraan. Deze uit de hand gelopen afweerreactie is te remmen door de patiënten te behandelen met zogeheten Mesenchymale Stromale Cellen (MSCs). We isoleren deze uit beenmerg van donors, en kweken ze op tot grote aantallen. De donor is niet dezelfde als de stamceldonor. MSCs missen bepaalde merkers waardoor ze geen afweerreactie opwekken. Hierdoor is een match niet nodig. Het opkweken van de cellen neemt drie tot zes weken in beslag. Daarna worden de cellen ingevroren en staan klaar voor gebruik. In de patiënt kunnen ze de GVH ziekte tot rust brengen door de immuunreactie van het stamceltransplantaat te remmen. Deels is die reactie van het transplantaat juist goed voor de patiënt, overgebleven kankercellen worden zo alsnog gedood. Bij ernstige GVH ziekte is de balans zoek en vernietigen de immuuncellen van de stamceldonor veel gezond weefsel.

TIL-therapie: T-lymfocyten uit de tumor worden in het lab 

tot grote aantallen vermenigvuldigd en teruggegeven aan de patiënt.

Tumorbestrijding

Vaak wil je de afweerreactie van kankerpatiënten juist versterken. Dat doen we voor patiënten met uitgezaaid melanoom, een vorm van huidkanker. Uit een stukje tumorweefsel van een patiënt zuiveren we een bepaald type immuuncel, de tumor infiltrerende lymfocyten. (TILs) Deze zijn gericht tegen de tumor. We vermenigvuldigen deze cellen het lab. Na een paar weken kweken krijgt de patiënt miljarden cellen terug. In ongeveer de helft van deze patiënten komt de ziekte tot staan of wordt zelfs genezing bereikt.

Onderzoek

Beide therapieën zijn nog experimenteel en worden toegepast in studieverband. Op het lab gaan we intussen door met onderzoek. Kunnen we de kweekcondities nog verder optimaliseren? We weten nog veel te weinig van MSCs. In het beenmerg ondersteunen ze de uitrijping van bloedcellen, maar wat doen ze en waar gaan ze naartoe als de patiënt ze via het infuus krijgt toegediend? Als we daar meer van weten kunnen we celtherapie nog effectiever maken.

Dr. Carlijn Voermans is hoofd van het Laboratorium voor Stamceltransplantatie

Meer lezen?

De MSCs kweken we voor patiënten van het AMC en VUMC, in het kader van de HOVONstudie, gecoördineerd vanuit het LUMC.
TIL therapie doen we samen met het Antoni van Leeuwenhoekziekenhuis.

Eerder geplaatst op:http://www.sanquin.nl/actueel/blog-overzicht/celtherapie/

Cloning of human monoclonal antibodies to adalimumab

Sanquin’s Biologicals group cloned specific antibodies against the TNF-inhibitor adalimumab from single B-cells. The cells were derived from two rheumatoid arthritis patients, treated with the biological. The Journal of Biological Chemistry rewarded this work as paper of the week. Theo Rispens and his team found that  all anti-adalimumab antibodies compete for binding to TNF. The response is clonally diverse and involves multiple epitopes on the therapeutic antibody. These results are important for understanding the relationship between self and non-self or idiotypic determinants on therapeutic antibodies and their potential immunogenicity.

Sanquin PHD award for Lotte van de Stadt

Lotte van de Stadt has won the biannual PHD-award at Sanquin’s Science day on November 28th at Science Center NEMO. She presented the results she obtained during her PhD period, which she performed at Sanquin and Reade, The Amsterdam Centre for Rehabilitation and Rheumatology. In her presentation, titled “The development of auto-antibodies in pre-clinical rheumatoid arthritis”, Lotte showed how autoantibodies, such as rheumatoid factor and antibodies to various citrullinated peptides (ACPAs) can help to predict rheumatoid arthritis (RA). For her research Lotte van de Stadt used blood samples drawn from blood bank donors years before they developed RA. To further investigate whether the onset of RA can be predicted she followed a group of patients who presented themselves with joint pain. One-third developed RA over time. From the results she created a model with several clinical and lab parameters to predict RA. Using this model it might be possible to intervene before the onset of RA, so to prevent or postpone the onset of the disease.

Lotte van de Stadt received her PhD cum laude in April 2013 and is currently training to become a rheumatologist.

Antistoffen tegen reumamedicijn adalimumab uit bloed van patiënten nagemaakt

De Biologicalsgroep van de afdeling Immunopathologie kloneerde antistoffen tegen het reumamedicijn adalimumab uit immuuncellen van patiënten. De onderzoekers ontdekten dat al die antistoffen verschillend zijn. De Journal of Biological Chemistry riep hun artikel uit tot Paper of the Week.

De onderzoekers gingen aan de slag met bloed van twee reumapatiënten die behandeld werden met adalimumab, en daar antistoffen tegen maakten. “Om de eigenschappen van de afzonderlijke antistoffen die patiënten tegen adalimumab maken te bestuderen, wilden we die antistoffen kloneren”, vertelt groepsleider Theo Rispens. “Daarvoor moesten we de juiste antistof-producerende witte bloedcellen te pakken krijgen. We haalden RNA uit die cellen en zetten dat om in DNA. Vervolgens stopten we dat in kweekcellen en lieten die de patiëntenantistoffen namaken”.

Verschillende sleutels die allemaal passen

Eerdere proeven wezen uit dat alle antistoffen die patiënten tegen adalimumab maken, de werking van het geneesmiddel teniet deden. De antistoffen blokkeerden de binding van adalimumab aan het ontstekingseiwit TNF. Rispens en zijn groep vroegen zich af of die antistoffen in het bloed van patiënten allemaal hetzelfde waren. Uit het bloed van de twee patiënten kloneerden de onderzoekers in totaal zestien antistoffen. Deze bleken allemaal een heel verschillende structuur te hebben: “De patiëntenantistoffen en adalimumab passen als een sleutel en een slot op elkaar”, legt Rispens uit. “Uit de DNA-volgorde van de zestien antistoffen konden we aflezen dat al die antistoffen een verschillende genetische basis hebben. Alsof verschillende sleutelfabrieken totaal verschillende sleutels maken met hun eigen combinatie van tandjes, die toch allemaal op het slot passen, namelijk op die plek waar adalimumab aan TNF bindt.”

Hot Spot

“We wilden daarnaast weten of we binnen dat stukje op adalimumab dat aan TNF bindt een “Hot Spot” konden aanwijzen, een superopvallend stukje op het molecuul dat het immuunsysteem alarmeert, en waar alle patiëntenantistoffen aan binden”, gaat Rispens verder. “Dan zou het wellicht mogelijk zijn om een adalimumab-achtig molecuul te ontwerpen dat in geen enkele patiënt afweer opwekt. Daarvoor zijn we aan het slot gaan rommelen, we hebben kleine veranderingen aangebracht aan adalimumab”. De wetenschappers maakten een hele set varianten, allemaal met een kleine wijziging in de aminozuursamenstelling van het eiwit. Die veranderingen waren heel subtiel, zonder de werkzaamheid, de binding aan TNF te verstoren.

“Wat bleek nu,” zegt Rispens, “al die verschillende patiëntenantistoffen binden weliswaar heel dicht bij elkaar, maar toch net anders aan adalimumab. Waarbij ze wel allemaal de binding aan TNF verstoren. Die ene Hot Spot bestaat dus niet. Binnen het stukje van adalimumab dat aan TNF bindt zijn diverse Hot Spots, die deels zelfs met elkaar overlappen. Om in de toekomst een therapeutische antistof te ontwerpen zonder Hot Spot, is dus geen eenvoudige klus.”

Terughoudendheid met bloedtransfusies in het kraambed wenselijk

Kraamvrouwen met bloedarmoede door overmatig bloedverlies bij de bevalling knappen nauwelijks op van een bloedtransfusie. Dat zeggen onderzoekers van het Erasmus MC en Sanquin Bloedvoorziening. Daarom is in deze situatie terughoudendheid geboden. Dit kan een flinke besparing in het gebruik van donorbloed opleveren.

Arts-onderzoeker Babette Prick coördineerde een landelijke studie waaraan tussen 2004 en 2011 521 vrouwen meededen die meer dan een liter bloed hadden verloren bij de bevalling. De kraamvrouwen in de studie hadden acute bloedarmoede, met een hemoglobine (Hb) waarde tussen de 3.0 en 4.9 mmol/L. De helft van de vrouwen kreeg een bloedtransfusie, de andere helft werd behandeld met ijzer en foliumzuur. De lichamelijke vermoeidheid drie dagen na de bevalling werd als belangrijkste uitkomstmaat genomen. “Vrouwen zonder bloedtransfusie voelden zich nauwelijks meer vermoeid dan vrouwen die wel een transfusie kregen; het verschil was te klein om een transfusie te rechtvaardigen”, legt Prick uit. “Want hoe veilig bloedtransfusies ook zijn, besmettingen met micro-organismen zijn nooit helemaal uit te sluiten. Ook is er altijd een kleine kans op een transfusiereactie of vorming van antistoffen. Daarnaast is het natuurlijk ook van belang om zo zuinig mogelijk met donorbloed om te springen.”

Besparing

In Nederland vinden per jaar 200.000 bevallingen plaats. Bij ongeveer 4,5% van de bevallingen verliezen vrouwen meer dan een liter bloed, dat zijn ca. 9000 bevallingen. “Op de plaats waar de placenta loskomt van de baarmoeder, ontstaat een soort wond. Als de placenta niet snel genoeg loskomt, of de baarmoeder niet goed samentrekt, treedt ruim bloedverlies op”, vertelt Prick. Ze rekende uit dat een bloedtransfusie bij kraamvrouwen 249 euro extra aan kosten meebrengt ten opzichte van een afwachtende houding. Daarin woog ze zoveel mogelijk zorgkosten mee, zoals ziekenhuisopname, verpleeghulp, bloedtransfusie, en alle gebruikte medicijnen. Minder bloedtransfusies in het kraambed zou kunnen leiden tot een besparing in zorgkosten tot enkele tonnen per jaar.

Voorspelmodel

Prick vindt dat alleen het Hb-gehalte geen goede leidraad is om te beslissen of een kraamvrouw een bloedtransfusie nodig heeft. “13% van de vrouwen die geen transfusie kregen, hadden die in tweede instantie alsnog nodig, omdat ze klachten kregen die bij bloedarmoede voorkomen, zoals duizeligheid. De kans hierop wordt bepaald door een combinatie van factoren waaronder, naast het Hb, ook meerlingzwangerschap, hoeveelheid bloedverlies en of het een eerste of volgend kind is.” Ze ontwikkelde een voorspelmodel waarbij voor de individuele kraamvrouw een inschatting gemaakt kan worden of zij een bloedtransfusie nodig zal hebben. Prick verwacht dat haar aanbevelingen zullen worden opgenomen in zowel nationale als internationale richtlijnen.

Babette Prick promoveerde op 12 december 2014 om 09.30 uur in de Senaatszaal in het Erasmus MC.