Het complementsysteem: het alarmsysteem van je immuunafweer
Stel je een gebouw voor met een geavanceerd beveiligingssysteem: sensoren die inbrekers herkennen, een alarm dat afgaat, bewakers die worden opgeroepen, en als het echt misgaat een sprinklerinstallatie die de indringer letterlijk wegspoelt. Zoiets is het complementsysteem: een netwerk van zo'n dertig eiwitten die vrij door je bloed zweven en razendsnel in actie komen zodra ze een bacterie, virus of beschadigde cel tegenkomen. Het is een van de oudste onderdelen van ons immuunsysteem en werkt al binnen enkele seconden tot minuten, nog voordat je lichaam specifieke antistoffen heeft kunnen maken.
De naam "complement" komt uit de negentiende eeuw en betekent letterlijk "aanvulling": de eiwitten bleken de werking van antistoffen te versterken, of aan te vullen. Inmiddels weten we dat het systeem veel meer doet dan dat. Het markeert indringers voor vernietiging, trekt andere afweercellen aan, en kan zelfs gaatjes prikken in het membraan van bacteriën waardoor die letterlijk leegstromen en sterven. Voor de gezondheidszorg van de toekomst is dit systeem bijzonder interessant, want als het uit balans raakt, ligt het aan de basis van tientallen ernstige ziekten – en steeds vaker lukt het onderzoekers om er medicijnen op te richten.
Wat is het precies?
Het complementsysteem bestaat uit eiwitten die normaal gesproken inactief in het bloed rondzweven, als los kruit dat wacht op een vonk. Zodra ze iets herkennen dat niet in het lichaam thuishoort, ontstaat een kettingreactie: het ene eiwit activeert het volgende, dat weer het volgende, als een rij omvallende dominostenen. Dit proces heet een cascade.
Er zijn drie routes die deze cascade in gang kunnen zetten. De klassieke route start wanneer complement-eiwitten antistoffen herkennen die al aan een indringer vastzitten. De lectineroute wordt geactiveerd door speciale suikerpatronen op het oppervlak van bacteriën en schimmels, ook zonder dat er antistoffen aan te pas komen. De alternatieve route ten slotte staat voortdurend een beetje "aan te sputteren" op laag pitje, en schiet pas echt in actie als het oppervlak van een cel geen beschermende signalen afgeeft – zoals het geval is bij veel bacteriën.
Alle drie de routes komen samen bij een sleuteleiwit genaamd C3. Wanneer dit wordt gespleten, ontstaat onder andere C3b, dat zich als een soort verfstip aan het oppervlak van de indringer hecht. Dit heet opsonisatie: het maakt de indringer letterlijk herkenbaar en "lekker" voor vraatcellen (macrofagen) die hem vervolgens opeten. Andere fragmenten, C3a en C5a, werken als alarmbellen die extra afweercellen naar de plek des onheils lokken en ontstekingsreacties opwekken. Aan het eind van de cascade kunnen de eiwitten C5b tot en met C9 zich samenvoegen tot het zogeheten membraanaanvalscomplex (MAC): een letterlijk gaatje in het celmembraan van de indringer, waardoor deze uit elkaar valt.
Omdat zo'n krachtig systeem ook gezonde lichaamscellen zou kunnen beschadigen, zit het vol ingebouwde rempedalen: regulerende eiwitten die ervoor zorgen dat de cascade zich normaal gesproken beperkt tot vreemd of beschadigd weefsel. Werken die rempedalen niet goed, dan ontstaan problemen.
Wat wil men ermee bereiken?
Onderzoekers en farmaceutische bedrijven richten zich op het complementsysteem om twee redenen. Ten eerste is een te actief complementsysteem de aanjager van een hele reeks ziekten: van zeldzame bloedziekten tot veelvoorkomende aandoeningen zoals nierziekten, sommige vormen van blindheid en mogelijk zelfs de ziekte van Alzheimer, waarbij het systeem verkeerdelijk hersencellen en synapsen zou aanvallen. Het doel is dan om de cascade op een precieze plek te remmen, zonder de rest van de afweer plat te leggen.
Ten tweede kan een te zwak complementsysteem – bijvoorbeeld door een aangeboren tekort aan een van de eiwitten – mensen extra vatbaar maken voor infecties, met name door bepaalde bacteriën. Hier wil men juist de werking ondersteunen of nabootsen.
Daarnaast speelt het complementsysteem een rol bij orgaantransplantatie (het kan een getransplanteerd orgaan als "vreemd" bestempelen en afstoting versnellen), bij ernstige ontstekingsreacties zoals sepsis, en er is groeiende belangstelling voor de rol ervan bij kanker en bij ernstige COVID-19, waarbij een overactieve complementrespons bijdraagt aan schade aan longen en bloedvaten. Kortom: het veld bestaat omdat dit ene systeem aan de basis staat van opvallend veel uiteenlopende ziektebeelden, en gerichte remming daarvan nieuwe behandelopties opent die er tot voor kort simpelweg niet waren.
Voorbeelden uit de praktijk
De doorbraak in complement-gerichte geneesmiddelen kwam in 2007, toen het middel eculizumab (merknaam Soliris) werd goedgekeurd voor paroxismale nachtelijke hemoglobinurie (PNH), een zeldzame bloedziekte waarbij het complementsysteem de eigen rode bloedcellen aanvalt. Het was het eerste complementremmende medicijn ooit op de markt en veranderde een levensbedreigende ziekte in een behandelbare aandoening.
In 2018 volgde ravulizumab (Ultomiris), een langwerkende opvolger van hetzelfde bedrijf (Alexion, sinds 2021 onderdeel van AstraZeneca) die patiënten niet om de twee weken maar slechts eens in de acht weken hoeven te krijgen.
Het bedrijf Apellis Pharmaceuticals bracht in 2021 pegcetacoplan (Empaveli/Aspaveli) op de markt, dat aangrijpt op het centrale eiwit C3 in plaats van verderop in de keten. In 2023 volgde van hetzelfde middel een versie (Syfovre) voor droge leeftijdsgebonden maculadegeneratie, een veelvoorkomende oorzaak van blindheid op oudere leeftijd waarbij complementactiviteit netvliescellen beschadigt.
Ook in 2023 kreeg avacincaptad pegol (Izervay, van Iveric Bio/Astellas) goedkeuring voor diezelfde oogaandoening, en bracht Novartis iptacopan (Fabhalta) uit, het eerste orale (in pilvorm) complementremmende middel voor PNH – een uitkomst voor patiënten die eerder afhankelijk waren van regelmatige infusen.
Hoe ver is de techniek?
Het complementsysteem zelf werd al rond 1890 beschreven door de Belgische immunoloog Jules Bordet, die er in 1919 de Nobelprijs voor kreeg. Decennialang bleef het vooral fundamenteel onderzoeksterrein: de biologie werd steeds beter in kaart gebracht, maar er waren geen bruikbare medicijnen.
Dat veranderde pas met de komst van eculizumab in 2007, na jaren vertraging vanwege de technische uitdaging om een eiwit zo te ontwerpen dat het de cascade blokkeert zonder het hele afweersysteem uit te schakelen. Sindsdien is de ontwikkeling in een stroomversnelling geraakt: er zijn inmiddels meer dan tien complementremmers goedgekeurd voor uiteenlopende aandoeningen, en tientallen andere bevinden zich in klinische onderzoeksfasen, gericht op onder meer nierziekten, huidaandoeningen en neurologische ziekten.
De grootste obstakels zijn de complexiteit en redundantie van het systeem: met drie aparte activeringsroutes die uiteindelijk samenkomen, is het lastig om precies één plek te blokkeren zonder ongewenste neveneffecten elders. Een bekend risico van complementremmers is een verhoogde kans op infecties met meningokokken, bacteriën die normaal juist door het complementsysteem worden opgeruimd; patiënten die deze middelen gebruiken worden daarom vaak eerst gevaccineerd. Ook zijn de behandelingen doorgaans peperduur – vaak tienduizenden tot honderdduizenden euro's per patiënt per jaar – wat de toegankelijkheid beperkt. Onderzoekers werken daarnaast aan orale middelen en aan therapieën die specifieker op één ziekteweefsel aangrijpen, om de behandeling gebruiksvriendelijker en veiliger te maken.
Wie werken eraan?
Alexion (nu onderdeel van AstraZeneca) geldt als pionier op dit terrein dankzij Soliris en Ultomiris. Apellis Pharmaceuticals is uitgegroeid tot een belangrijke speler met zijn C3-gerichte middelen. Novartis heeft met iptacopan een eigen route naar orale complementremming ontwikkeld, en ook Roche/Genentech en het Japanse Astellas (via de overname van Iveric Bio) investeren fors in dit gebied. Daarnaast zijn er kleinere, gespecialiseerde biotechbedrijven zoals Amyndas Pharmaceuticals, die nieuwe generaties complementremmers ontwikkelen.
Op wetenschappelijk vlak wordt fundamenteel complementonderzoek onder meer gedreven door onderzoeksgroepen aan de University of Pennsylvania in de Verenigde Staten, en aan Britse universiteiten als Cardiff University en King's College London, die al decennialang toonaangevend zijn op dit terrein. In Nederland doet bloedonderzoeksinstituut Sanquin in Amsterdam gericht onderzoek naar het complementsysteem, en dragen academische centra als Radboudumc en UMC Utrecht bij aan kennis over complement-gerelateerde nierziekten. Toezicht op de goedkeuring van complementremmende medicijnen ligt bij geneesmiddelenautoriteiten zoals de Europese EMA en de Amerikaanse FDA.
Verder lezen
- NCBI / PubMed – biomedische vakliteratuur over het complementsysteem
- Nature – wetenschappelijke publicaties over immunologie en complementonderzoek
- Sanquin – Nederlands bloed- en immunologisch onderzoeksinstituut
- European Medicines Agency – goedkeuringsinformatie over complementremmende geneesmiddelen
- U.S. Food and Drug Administration – regelgeving en goedkeuringen van nieuwe therapieën