Jurjen Tel lijkt zelf wel op zijn geliefde dendritische cel: met tentakels uitgespreid naar andere groepen binnen de faculteit Biomedische Technologie. De drie promovendi binnen zijn groep Immunoengineering hebben als promotoren hoogleraren uit drie verschillende onderzoeksgroepen: Carlijn Bouten (Soft Tissue Engineering & Mechanobiology, waaronder ook Tels eigen club formeel valt), Menno Prins (Molecular Biosensing for Medical Diagnostics) en Jan van Hest (Bio-Organic Chemistry).

Opsporen

In zijn promotieonderzoek richtte Tel zich op de zogeheten plasmacytoïde dendritische cel. Deze immuuncel komt vrij weinig voor in ons lichaam, vertelt hij. “Ze ontstaan in het beenmerg en komen via de bloedbaan in allerlei weefsels terecht waar ze antigenen detecteren.”

Antigenen zijn moleculen afkomstig van bijvoorbeeld virussen of bacteriën -, maar soms ook van lichaamseigen cellen zoals tumorcellen - die ons afweersysteem activeren. “De dendritische cellen sporen die antigenen op, raken daardoor geactiveerd en presenteren de antigenen aan zogeheten killer T-cellen, die vervolgens de ziekteverwekkers aanvallen.”

Trainen

Tel onderzocht hoe deze plasmacytoide dendritische cellen dat precies doen. “We waren de eersten ter wereld die deze cellen hebben weten te isoleren uit patiënten om ze vervolgens te activeren, waardoor ze na terugplaatsing in de patiënt zogeheten type-1 interferonen gingen uitscheiden: eiwitten die het immuunsysteem activeren. Daarnaast hebben we de dendritische cellen stukjes tumor aangeboden, waaraan het immuunsysteem die specifieke tumor kan herkennen.” De dendritische cellen komen vervolgens in de lymfeknopen in contact met de eerdergenoemde killer T-cellen. “Die gaan dan vanuit de lymfeknopen terug het lichaam in, op zoek naar de tumor.”

Lees door onder de afbeelding.

Het grote voordeel van een dergelijke immuunbehandeling is dat de killer T-cellen in staat zijn de tumorcellen aan te pakken zonder schade aan te richten aan gezonde cellen - iets wat bij chemotherapie helaas nog vaak voor zware bijwerkingen zorgt.

De eerste studie met de ‘getrainde’ dendritische cellen, uitgevoerd bij mensen met uitgezaaid melanoom (een zeer agressieve vorm van huidkanker), was dermate veelbelovend dat een vervolgstudie zelfs door de zorgverzekeraars gefinancierd is uit de basisverzekering. “Dat is best uniek en het voelt heel bijzonder om aan de wieg te hebben gestaan van die ontwikkeling - hoewel ik er niet meer direct bij betrokken ben.”

Kunstmatig

Ondertussen is Tel nog samen met zijn voormalige collega’s uit Nijmegen bezig om te kijken of zijn favoriete dendritische cellen wellicht ook op kunstmatige wijze gemaakt kunnen worden. “Eigenlijk draait het daarbij met name om de zogeheten antigeen-presenterende eigenschap van dendritische cellen: ze moeten killer T-cellen de weg kunnen wijzen naar de tumor, of eventueel naar een virus of bacterie.”

Zo’n kunstmatige cel zou veel goedkoper zijn dan een vaccin op maat voor iedere patiënt - op basis van zijn of haar eigen afweercellen. “De farmaceutische industrie is minder geïnteresseerd in dergelijke vormen van personalized medicine, dat is gewoon veel te duur. Je wilt veel liever algemeen inzetbare immuuncellen op de plank hebben liggen.”

Individuele cellen

In Eindhoven focust Tel zich nu met name op het onderwerp van zijn Veni-beurs: fundamenteel onderzoek naar immuuncellen met behulp van single cell-technologie. Hij legt uit waarom het belangrijk is om naar een enkele cel tegelijk te kunnen kijken. “Als we proberen uit te vinden welke dendritische cellen geschikt zijn om T-cellen te activeren, dan meten we er honderdduizend tegelijk - bulk noemen we dat. Maar zo’n gemiddeld effect verhult waarschijnlijk het bestaan van twee of meerdere populaties dendritische cellen, die zich elk anders gedragen.” Als dat inderdaad zo is, dan wil je vooraf de juiste cellen kunnen selecteren, legt de onderzoeker uit. “Dat is veel efficiënter.”

Om de immuuncellen afzonderlijk te kunnen bekijken, maakt Tel gebruik van microfluïdica: een set technieken waarbij een vloeistof door piepkleine kanaaltjes wordt geleid, en die ook de basis vormt voor de lab-on-a-chip-technologie. “Ik werk daarvoor samen met onder meer Tom de Greef, hier van Biomedische Technologie, en de groep Microsystems van Jaap den Toonder van Werktuigbouwkunde.”

Druppels

Hij laat een filmpje zien (zie ook hierboven) waarin wordt weergegeven hoe de cellen in afzonderlijke druppels worden gevangen door water, olie en surfactant (een zeepachtige stof) heel voorzichtig te mengen. “In elke druppel van zo’n tachtig picoliter zit nu één cel, en die druppels kun je stapelen en dagenlang afzonderlijk bestuderen. Daardoor kun je de ontwikkeling van individuele cellen ook in de tijd volgen.”

Uit die experimenten blijkt in ieder geval dat eenzame dendritische cellen zich heel anders gedragen dan in bulk. “Van de geïsoleerde cellen kunnen we maar een procent activeren; in bulk is dat ongeveer veertig procent. Er is blijkbaar interactie tussen de cellen nodig om ze optimaal te activeren.” Zijn recent verworven ERC Starting Grant wil Tel gebruiken om in de druppels killer T-cellen samen te brengen met dendritische cellen, om te kijken hoe die op elkaar reageren.

Lees verder onder de foto.

Kamertjes

In een ander experiment gebruikt Tel geen druppeltjes, maar piepkleine kamertjes om de cellen in op te sluiten. “Daar kunnen we een beetje vloeistof in laten stromen om ze voor een bepaalde tijd bloot te stellen aan bepaalde stoffen. Dat is al iets realistischer dan de druppeltjes. We werken er momenteel hard aan om dat goed werkend te krijgen.”

De carrière van de immuun-ingenieur gaat dus crescendo, maar de grenzen van zijn ambities zijn nog lang niet bereikt. “Stiekem zou ik graag een volwaardige mastertrack immunoengineering willen opzetten. In ieder geval ga ik samenwerken met Hans Wyss en Jaap den Toonder van Werktuigbouwkunde aan het vak Microfluidics put to work, waar ik in mijn vakgebied geïnteresseerde studenten al naar doorverwijs. Dat vak liep helemaal vol, maar is wel noodzakelijke kost voor studenten die bij mij willen komen werken. En daar kan ik er nog wel een aantal van gebruiken.”