Immuniteit tegen het leverstadium van Plasmodium falciparum in perifere en weefsel-residente immuuncellen

(Protocol Section 1)

Malaria wordt veroorzaakt door Plasmodium falciparum parasieten en vormt een
grote belasting voor de volksgezondheid in endemische gebieden, voornamelijk
voor kinderen en zwangere vrouwen. De levenscyclus van de parasiet begint met
een beet van een geïnfecteerde mug, die sporoziet-stadium parasieten injecteert
die zich verplaatsen naar de lever en in levercellen ontwikkelen voor ~6-7
dagen. Het leverstadium verloopt zonder symptomen. Het ontwikkelen van steriele
immuniteit tegen het leverstadium van de malariaparasiet resulteert in het
voorkomen van verdere pathologie en vormt daarom de basis voor veel vaccin
kandidaten. De conventionele vaccinatie strategieën om immuniteit tegen het
lever-stadium te genereren zijn tot nu toe echter niet erg succesvol en een
beter begrip van hoe immuniteit plaatsvindt in de lever is nodig om het design
van toekomstige vaccins te verbeteren.

We hebben recent een in vitro model ontwikkeld voor de leverstadium
ontwikkeling van P. falciparum parasieten gebruik makend van geïsoleerde humane
hepatocyten verkregen uit lever secties van patiënten die medisch-geïndiceerde
operaties ondergaan. Dit model is door ons succesvol gebruikt om de aspecten
van de lever-stadium biologie te onderzoeken. Daarnaast zijn we in staat
geweest om lever-residente immuuncellen te isoleren en het fenotype en de
functie te bestuderen in dezelfde lever secties.

In muis en humane studies, cytolytische CD8+ T-cellen zijn belangrijk voor
steriele immuniteit. Eén van de natuurlijke targets van cytolytische immuniteit
tegen het lever-stadium is circumsporozoite eiwit (CSP). We hebben een klonale
HLA-A2 beperkte CSP-specifieke cytolytische T-cellijn ontwikkeld die in staat
is om cellen te lyseren die kunstmatig zijn geladen met CSP, echter is dit niet
aangetoond voor hepatocyten geïnfecteerd met P. falciparum parasieten. Het
aantonen van functionele activiteit van deze T-cellijn tegen geïnfecteerde
hepatocyten zou het mogelijk maken om een grote hoeveelheid andere vragen
onderzoeken die zeer relevant zijn voor malaria immuniteit. De bijdrage van
andere cellen in de immuniteit tegen het lever-stadium van malariaparasieten is
nog minder goed begrepen. De lever micro-omgeving is rijk aan aangeboren immuun
cellen, voornamelijk natural killer (NK) cellen en gd T-cellen. In muis studies
is aangetoond dat beide celtypen een rol spelen in bescherming tegen malaria.
Het is onduidelijk hoe deze cellen invloed hebben op lever-stadium immuniteit.

In deze studie zullen we gebruik maken van het in vitro humane verse levercel
model voor P. falciparum leverstadium infectie in combinatie met zowel de
CSP-specifieke cytolytische T-cel kloon en lymfocyten uit het perifere bloed en
de lever van de donor om te onderzoeken of humane immuun cellen in staat zijn
om een functionele response tegen lever-residente P. falciparum parasieten te
ontwikkelen.

(Protocol Section 2)

Primaire doelen:
Ontwikkeling van een in vitro model om de herkenning en doding van met P.
falciparum geinfecteerde hepatocyten te bestuderen met:
-CSP-specifieke cytolytische CD8+ T cellen
-Lever en perifere lymfocyten

Secundaire doelen:
• Om de herkenning en het doden van met P. falciparum-geïnfecteerde hepatocyten
door CSP-specifieke cytolytische CD8 + T-cellijnen te bepalen
• Om de verschillen in herkenning en doden van P. falciparum-geïnfecteerde
hepatocyten te bepalen tussen lever-residente en perifere lymfocyten
• Om de individuele lymfocyten (sub) populaties te identificeren die bijdragen
aan de herkenning en het doden van P. falciparum-geïnfecteerde hepatocyten

Verkennende doelstellingen:
• Om te bepalen op welk tijdstip tijdens de intra-hepatocytaire ontwikkeling
(vroeg, midden of laat) P. falciparum-geïnfecteerde hepatocyten het meest
optimaal worden herkend en gedood
• Om het verschil in herkenning en het doden van P. falciparum-geïnfecteerde
hepatocyten tussen parasietstammen te bepalen
• Om de herkenning en het doden van P. falciparum-geïnfecteerde hepatocyten in
verschillende zonale hepatocyten te vergelijken
• Het karakteriseren van immunologische routes betrokken bij de herkenning en
het doden van P. falciparum-geïnfecteerde hepatocyten door lymfocyten (sub-)
populaties

(Protocol Section 3)

Dit is een door de hoofdonderzoeker geïnitieerd, verkennend onderzoek.
Deelnemers worden geworven via een bestaande samenwerking met de afdeling
Chirurgie. Voor het huidige onderzoek zal bij de initiële poliklinische visite
ter voorbereiding van de leveroperatie schriftelijke toestemming worden
verkregen en zal 6 ml bloed worden afgenomen om te bepalen of de deelnemer het
HLA-A2-fenotype heeft dat compatibel is met de cytolytische CD8+ T-cellijn.
Onmiddellijk voorafgaand aan de operatie wordt 24 ml bloed afgenomen, via een
bestaande intraveneuze of arteriële lijn voor isolatie van mononucleaire cellen
in perifeer bloed (PBMC's). Geen enkele onderzoeksprocedure zal interfereren
met de routine klinische zorg van de deelnemers voor hun onderliggende ziekte.

Hepatocyten zullen worden geïsoleerd uit een deel van het beschikbare
leverweefsel voor in vitro P. falciparum-cultuur en lymfocyten van het
(semi-)aangeboren immunsysteem zullen worden geïsoleerd uit het resterende
leverweefsel en uit PBMC's. Bij deelnemers die HLA-A2 tot expressie brengen,
zullen in vitro hepatocytenculturen worden gebruikt om de herkenning en het
doden van intra-hepatocytaire parasieten door de CD8+ T cellijn te beoordelen.
Bij alle proefpersonen met voldoende materiaal zullen we de herkenning en het
doden van intra-hepatocytaire parasieten door lever-residente en perifere
lymfocyten van het (semi-)aangeboren immunsysteem beoordelen met behulp van
verschillende immunologische technieken.

(Protocol Section 11)

Er is geen direct voordeel voor participanten van de studie. Malaria vormt een
groot risico voor de wereldwijde gezondheid en een vaccin is dringend nodig om
de ziektelast te bestrijden. Ontwikkeling van een vaccin tegen het lever
stadium voorkomt malaria-gerelateerde morbiditeit en sterfte volledig. Helaas
is er nog weinig bekend over immuniteit tegen het lever-stadium. Een in vitro
leverstadium model om immuniteit tegen P. falciparum parasieten in de lever te
onderzoeken zou het veld vooruit brengen door middel van diepgaand onderzoek
naar factoren die samenhangen met bescherming en die de immuun respons van de
gastheer kunnen modificeren.

In de voorgestelde studie, zal er van volwassenen die ingepland zijn voor een
medisch-geïndiceerde gedeeltelijke lever resectie vanwege een onderliggende
ziekte eenmalig 6mL bloed worden afgenomen om het HLA-A2 fenotype te bepalen en
zal er 24mL bloed worden afgenomen op de dag van de operatie, waar mogelijk
door middel van een bestaande intraveneuze of arteriële lijn. De geassocieerde
risico*s zijn gering. Het leverweefsel verkregen voor deze studie zou anders
worden weggegooid als medische afval en vormt daarmee geen extra risico voor de
participanten.