Een ingekleurde  rasterelektronenmicroscoop-foto van een menselijke natural killer-cel.
NIAID/Wikimedia Commons/CC BY-SA 2.0

Schild van vetstoffen beschermt killer-cellen tegen hun eigen wapens maar ook sommige kankers gebruiken het

Natural killer-cellen, een soort witte bloedlichaampjes, hebben een schild van vetstoffen dat hen beschermt tegen hun eigen dodelijke biologische wapens waarmee ze ziekteverwekkers en kankercellen aanvallen. Dat blijkt uit een nieuwe studie. Sommige kankercellen gebruiken ook een dergelijk schild om te ontsnappen aan een aanval van het immuunsysteem. Die ontdekking kan mogelijk op termijn leiden tot nieuwe behandelingen voor agressieve kankers. 

Natural killer-cellen of NK-cellen vormen de eerste verdedigingslinie van ons lichaam tegen ziekteverwekkers en kankercellen. Ze zijn constant aanwezig in het lichaam en staan klaar om op elk ogenblik toe te slaan. 

Het zijn efficiënte moordenaars die elke dag tot zes geïnfecteerde cellen of kankercellen kunnen uitschakelen. De dodelijke immuumcellen grijpen hun doelwit vast en bestoken het met giftige stoffen - eiwitten en enzymen - die gaten maken in het membraan van de aangetaste cellen, waardoor die sterven. 

De gifstoffen zijn echter niet bepaald selectief en ze zouden tijdens de aanval makkelijk het membraan van de natural killer-cel zelf kunnen vernietigen. 

Als deze stoffen zo dodelijk zijn, hoe overleven de natural killer-cellen dan de aanval? "Ik werk sinds begin de jaren 90 rond natural killer-cellen en elke keer als ik een lezing gegeven heb over deze cellen, stelde er iemand mij die vraag", zei dokter Jordan Orange. "En tot nu wist niemand het antwoord."

Orange is een expert in immunologie en professor pediatrie aan de Columbia University in New York. Hij had de leiding over de nieuwe studie. 

Een driedimensioneel model van een natural killer-cel (purper) met granula (korreltjes, geel), die zich vastgehecht heeft aan een doelwitcel. Een kleurenschaal toont de verschillen in de dichtheid van de lipiden (vetstoffen) op het membraan van de NK-cel (geel tot purper), waarbij de warmere kleuren een grotere dichtheid voorstellen.
Orange laboratory/CUIMC

Beschermd door vet

Yu Li, een doctoraatsstudent die met Orange samenwerkte om te onderzoeken hoe natural killer-cellen werken en medeauteur van de studie, dacht dat het antwoord te vinden zou zijn in de dubbele laag van lipiden - een soort van vet - die het buitenste membraan van alle cellen vormt. 

Li merkte op dat, in vergelijking met andere cellen, de membranen van natural killer-cellen onder een microscoop meer geordend leken en dat hun lipiden dichter op elkaar gepakt zaten.  

"Er waren een boel hypotheses over waarom natural killer-cellen zichzelf niet doden tijdens hun aanvallen op andere cellen, maar ze stelden allemaal voor dat er een magisch, onbekend eiwit zou kunnen zijn dat de cellen beschermde", zei Li. Maar hij twijfelde daaraan. "Gebaseerd op biofysische overwegingen, dacht ik niet dat een eiwit sterk genoeg zou zijn om de cellen te beschermen. Wanneer ik naar de cellen keek, dacht ik aan lipiden."

Li bedacht een test om te zien of zijn theorie klopte: hij stelde de membranen van de natural killer-cellen bloot aan een verbinding die de structuur van de lipidenlaag verzwakt. Het resultaat gaf hem gelijk: met minder dichte en minder geordende membranen waren de natural killer-cellen niet meer beschermd tegen hun eigen gifstoffen en stierven ze samen met hun doelwitten. 

Natural killer-cellen met meer vet in hun membranen (weergegeven door de gele kleur) zijn beschermd tegen de gifstoffen die ze gebruiken tijdens hun aanvallen op aangetaste cellen. NK-cellen met minder vet (rechts) zijn niet zo goed beschermd en krijgen gaten in hun membranen.
Orange laboratory/CUIMC

Versterking voor een aanval

Om er zeker van te zijn dat ze zullen overleven, versterken natural killer-cellen hun membranen vlak voor ze een aanval gaan uitvoeren. 

Voor een aanval gaan de kleine granula - korreltjes - die de gifstoffen bevatten, naar de buitenkant van de natural killer-cel. Wanneer de granula hun lading loslaten in de ruimte tussen de killer-cel en het doelwit, versmelten hun ongewoon dichte membranen uit lipiden met het membraan van de natural killer-cel en versterken dat op die manier. 

"Li heeft in essentie ontdekt dat het membraan een afweerschild wordt", zei Orange. "En de bescherming komt voort uit de manier waarop de lipiden van het membraan gerangschikt zijn. Als de lipiden op een meer ordelijke manier geschikt zijn, kunnen er meer lipiden in het membraan opeengepakt worden. De giftige stoffen kunnen gewoonweg geen opening vinden om in het membraan te geraken."  

Granula (oranje) versterken het membraan met extra vetstoffen om de NK-cellen te beschermen tegen hun eigen wapens.
Orange laboratory/CUIMC

Ook sommige kankercellen beschermen zich met vet

Li en Orange hebben ook ontdekt dat natural killer-cellen helaas niet de enige zijn die schilden uit vet gebruiken. 

Op zijn minst sommige kankercellen passen die verdediging eveneens toe om zich te beschermen tegen aanvallen van natural killer-cellen en mogelijk ook van cytotoxische T-cellen, andere immuuncellen die eveneens lipiden gebruiken om zich te beschermen. 

Li ontdekte dat cellen van een agressieve borstkanker waarvan geweten is dat hij ongevoelig is voor natural killer-cellen, hun membranen versterken tijdens een aanval. Die versterking is essentieel om de kankercellen te beschermen, zo stelde Li vast, aangezien de kankercellen kwetsbaar werden toen hij een verbinding toediende die het opeenpakken van de lipiden in het membraan verstoort. 

"We weten nog niet of dit een algemeen mechanisme is waarmee kankercellen weerstaan aan natural killer-cellen", zei Li. "Als het inderdaad algemeen is, kunnen we beginnen te denken aan therapieën die het celmembraan van de tumor verstoren en de tumor vatbaarder maken voor aanvallen van het immuunsysteem." 

"Het werk van Li heeft ons geholpen om beter te begrijpen hoe natural killer-cellen doden, en nu kunnen we ideeën bedenken om die strategieën te gebruiken voor therapieën", zei Orange.  

De studie van Orange en Li is gepubliceerd in PLoS Biology. Dit artikel is gebaseerd op een persbericht van het Columbia University Irving Medical Center.

Doorbraak in onderzoek is geen doorbraak in geneeskunde

De ontdekking van het team is een doorbraak in het geneeskundig onderzoek, maar dat is niet hetzelfde als een doorbraak in de geneeskunde.

De ontdekking heeft een nieuwe strategie blootgelegd waarmee natural killer-cellen en sommige kankers zichzelf beschermen, een strategie waar nu verder onderzoek naar kan verricht worden, maar dat betekent niet dat er op korte termijn nieuwe behandelingen verwacht kunnen worden. De ontwikkeling daarvan, als ze er al komen, kan nog jaren in de toekomst liggen. 

Meest gelezen