Artikel voor Sendbrief van het NKI/AvL december 2000

Nieuwe screeningsmethoden helpen bij

opsporing van belangrijke oncogenen

De onderzoeksgroep van de moleculair geneticus dr. Maarten van Lohuizen heeft voor de tweede maal een gen ontdekt dat betrokken is bij het controlemechanisme op ongeremde celdeling. Afwijkingen in dit mechanisme komen voor bij alle soorten kanker. Een artikel erover verscheen in november in Nature Genetics.

In een gezond lichaam zorgt een beschermingsketen, bestaande uit allerlei regelmechanismen , ervoor dat de cellen zich net zo lang als nodig is delen en daarna netjes overlijden aan veroudering. Het Bmi-1- gen regelt zo’n belangrijke mechanisme. Ontbreekt dit gen, dan wordt de normale celdeling geblokkeerd. Uit diermodellen blijkt dat muizen , waarbij het Bmi-1-gen ontbreekt, geen normale celdeling hebben. Ze raken niet volgroeid, hun milt blijft te klein, ze maken nauwelijks witte bloedcellen aan en gaan eerder dood. Zo’n vroegtijdige veroudering heet senescence.

Maar werkt het Bmi-1-gen te hard, dan ontstaat er een overproductie van Bmi-1-eiwit. Door deze overmaat aan eiwit worden de tumor suppressorgenen p19ARF en p16 uitgeschakeld. Suppressor genen zorgen er gewoonlijk voor dat cellen,, waarin ontspoorde ofwel oncogenen zijn ontstaan, worden opgeruimd. Wanneer suppressorgenen worden uitgeschakeld, wordt het controlemechanisme ontregeld en gaan de cellen eindeloos door met delen. Ze worden onsterfelijk.

Immortalisatie checkpoint

Deze zogenaamde immortalisatie van cellen kan alleen maar plaatsvinden door meerdere oorzaken: er moet bij een celdeling een mutatie ontstaan met als gevolg de vorming van een oncogen en ook moet het controlemechanisme ontregeld zijn. Een latere stap in de vorming van tumoren is onder meer de aanmaak van bloedvaten.

De onderzoeksgroep van van Lohuizen houdt zich bezig met het controlemechanisme, het ‘’immortalisatie checkpoint’’. Vorig jaar verscheen in Nature een beschrijving over de effecten van overactiviteit van het Bmi-1-gen. In november verscheen in Nature Genetics (vol.26) een onderzoek van zijn groep naar de rol van het TBX-gen bij de uitschakeling van tumor suppressorgenen. Bij dit onderzoek werd de recente screeningstechniek, die bij het onderzoek naar het Bmi-1-gen werden gebruikt, aangevuld met nieuwe toepassingen.

Van Lohuizen: ‘’Uit het onderzoek naar de naar de functie van het Bmi-1-gen wisten we hoe we verouderende cellen konden isoleren, cellen dus , waarin een tekort aan Bmi-1-eiwit de celdeling remt. Aan zulke voortijdig verouderende cellen hebben we een verzameling genen uit een humane kankercel toegevoegd. De vraag was nu of deze collectie genen een gen bevatte dat een rem zou zetten op de overproductie van celdeling remmende eiwitten. Die vraag werd positief beantwoord: er ontstonden kolonies van cellen, die bleven delen.’’

Een andere truc

Maar hiermee was de vraag niet beantwoord of deze ongeremde celdeling werd aangejaagd door de toegevoegde oncogenen. Ook een een spontaan opgetreden mutatie zou de oorzaak kunnen zijn. Van Lohuizen: ‘’Om dat onderscheid te maken, hebben we nog een truc toegepast. We hebben aan de kolonies snel delende cellen normale virussen toegevoegd. Breng je zo’n normaal virus in een ontspoorde cel, dan heb je 50 % kans dat het virus, wanneer het zichzelf kopieert, ook het oncogen in die cel inpakt. Wordt zo’n kopie met een oncogen op zijn beurt ingebracht in een verse cel, dan zal het controlemechanisme in die cel onmiddellijk worden ontregeld. Op die manier konden we uiteindelijk die cellen onderscheiden, die oncogenen bevatten. Bij onze zoektocht naar genen, die het controlemechanisme op ongeremde celdeling uitschakelen, hoeven we nu nooit meer tijd te verspillen aan cellen, die ontregeld raken door spontane mutaties.’’ Hij voegt er aan toe: ‘’Eigenlijk gaat dit onderzoek over efficiency. Omdat we die efficiency via een omweg hebben bereikt, noemen we ons onderzoek dan ook ‘’senescence bypass screening’’.

Nieuwe schakel

Omdat via deze omweg kolonies van cellen met oncogenen konden worden onderscheiden, kon het spoor verder worden gevolgd naar het gen dat verantwoordelijk was voor de ontsporing van het regelmechanisme. Het bleek het TBX2 gen te zijn, een gen uit een bekende genenfamilie, die betrokken is bij vroeg embryonale ontwikkeling.

In tegenstelling tot andere leden van deze familie, die juist andere genen activeren, onderdrukt de eiwitten van het TBX2 gen de activiteiten van andere genen en wel die van het tumorsuppressorgen p19ARF. Van Lohuizen: ‘’We hebben hiermee een nieuwe schakel gevonden in het beschermingsmechanisme en de ontsporing ervan. Dit gen speelt molgelijk een rol bij de vroege ontwikkeling van bepaalde typen van borstkanker. Misschien speelt het ook een rol bij andere vormen van kanker. Verdere diagnostiek moet dat aantonen.’’

Bij alle soorten kanker

Het meest relevante aan dit onderzoek is de plaatsbepaling van het gen: het staat, net als het Bmi-1-gen, aan het begin van de schakels in de controleketen. Van Lohuizen: ‘’ Het controlemechanisme, waar TBX-2 op aangrijpt, blijkt bij alle soorten kankers ontregeld. Dat is eigenlijk heel zeldzaam als je weet hoeveel verschillende soorten kankers er bestaan. De winst van dit onderzoek is dat we nu met behulp van onze methoden kunnen beginnen met aftellen, met heel gericht bekijken wat de functie is van de verschillende schakels. Zo heeft een mutatie lager in de keten misschien een zwakker effect. Maar uiteindelijk kan elke schakel, in welke mate dan ook, betrokken zijn bij het ontstaan van kanker. Zou je in de toekomst een methode vinden om bepaalde schakels in de beschermingsketen aan- of uit te zetten, dan zou die therapie gebruikt kunnen worden voor verschillende vormen van kanker. In elk geval kunnen we met onze methoden nu gerichter onderzoek doen naar de wijze waarop dit beschermingsmechanisme werkt.’’

Kirsten Emous

Artikel voor Sendbrief voorjaar/zomer 2001

De ''boost'' is de naam voor een extra dosis bestraling op de plek waar de tumor heeft gezeten. Zo'n boost wordt gegeven bij radiotherapie na borstsparende operaties. Verschillende studies hebben aangetoond dat de resultaten van sparende behandelingen wat betreft overleving en lokale controle (wegblijven van de tumor op de behandelde plek) even goed zijn als van borstamputatie. Daarom kan nu meer aandacht worden geschonken aan de cosmetische resultaten. Die resultaten zijn in de eerste plaats afhankelijk van de operatie. Maar ook de wijze van bestralen speelt een rol. Bij ongeveer 30% van de patiënten is de borst na een sparende operatie en bestraling erg van vorm veranderd. Aanpassing van de radiotherapie zou tot een fraaier resultaat kunnen leiden. Maar is zoiets verantwoord?

Om hierop een antwoord te kunnen geven is er tussen 1989 en 1996 een grote internationale studie in Europa verricht onder meer dan 5000 borstkanker patiënten. Na een borstsparende operatie en bestraling van de gehele borst kreeg de helft van de patiënten de extra dosis bestraling, (de boost) op de oorspronkelijke tumorplek, terwijl de andere helft dit niet kreeg. Door deze boost werd het aantal patiënten met een Treugkerende tumor (recidief) in het resterende borstweefsel, 5 jaar na de behandeling teruggebracht van 6,8% naar 4,3%. Vooral patiënten, jonger dan 40 jaar bleek de boost erg effectief. Zonder deze extra dosis kreeg 19,5% van hen na 5 jaar een lokaal recidief, terwijl van de patiënten van deze leeftijd, die wel een boost kregen, slechts de helft, ofwel 10,2% een recidief kreeg.

Dit is een uitkomst van het promotieonderzoek van mevrouw Vrieling-den Hertog, die op 21 februari promoveerde op de ''eerste analyses van de internationale studie naar de effecten van de boost, een studie met de nadruk op cosmetiek. Zij gaf haar proefschrift de elegante titel: ''The beauty of the breast.'' Vrieling studeerde medicijnen in Groningen, liep co-schappen op Curaçao en werkte als arts-assistent chirurgie in het Spaarneziekenhuis in Heemstede. Ze maakte intensiever kennis met radiotherapie in het Medisch Centrum Alkmaar. Inmiddels is zij in opleiding tot bestralingsarts in het NKI/AvL.

Omdat er al aanwijzingen bestonden dat vooral jonge vrouwen de borsttumor vaak weer terugkrijgen, was het allereerst de vraag waarom ditbij hen zo vaak gebeurt. Vrieling: ''Volgens de ene studie speelt de soort tumor en verschillen in de behandeling een belangrijke rol, bijvoorbeeld de hoeveelheid borstweefsel die bij de operatie wordt verwijderd.Volgens andere studies verklaarde dit nog steeds niet de slechtere prognose voor jongere patiënten. We hebben alle factoren op een rij gezet: de kenmerken van de tumor, de wijze van behandeling en patiënt gebonden factoren. Uiteindelijk bleef slechts één factor over: jonge leeftijd zelf houdt het meest verband met het wegblijven of terugkomen van de tumor.''

Een verklaring hiervoor is nog niet gevonden. Wel bleek dat toediening van de boost vooral voor vrouwen, jonger dan 40 jaar een belangrijke factor bij het wegblijven van de tumor is

Als resultaat van deze conclusie krijgen inmiddels in het AvL alle vrouwen, jonger dan 40 jaar, die een sparende behandeling ondergaan, nog steeds een boost. Dat geldt ook voor de vrouwen tussen 40 en 50 jaar: bij hen vermindert de extra bestraling de kans op een recidief van 9,5% naar 5,8 %. Vrouwen ,ouder dan 50, krijgen niet meer zo'n extra dosis, aangezien de verschillen tussen de beide vormen van radiotherapie te klein zijn geworden.

De cosmetiek

Naast de invloed van jonge leeftijd op lokale controle onderzocht dr.Vrieling welke patiënt-, tumor- en behandelingsgebonden factoren een slecht cosmetisch resultaat tot gevolg hebben. Tevens heeft ze de de waarde van enkele evaluatie methoden van het cosmetisch resultaat van sparende behandelingen geanalyseerd. Zij kon enkele jaren na aanvang van de eerder genoemde internationale studie al beschikken over vele honderden foto's van patiënten uit 31 Europese ziekenhuizen, die er aan deelnamen. Dit waren foto's van de borsten na de operatie, maar vóór het starten van de radiotherapie en vervolgens elke 3 jaar daarna.

Vrieling zette twee belangrijke methoden tegen elkaar af: een beoordeling door mensen en een beoordeling door een apparaat: ''Volgens de meeste literatuur wordt de cosmetiek beoordeeld door de behandelend arts. Het bleek echter dat de herhaalbaarheid van deze beoordeling, zowel door dezelfde persoon als door een ander, heel slecht was. Je krijgt dus geen goede vergelijking van de resultaten van verschillende studies. Dat was een reden waarom er binnen de studie voor de beoordeling van de foto's een panel werd gevormd van 5 personen. Zij beoordeelden ruim 700 foto's van patënten na de operatie en vervolgens drie jaar later.''

Maar hoe betrouwbaar was deze panel evaluatie? Vrieling: ''Toen we bepaalde foto's steekproefsgewijs twee keer lieten zien, bleken de oordelen over het geheel niet consistent. Daarbij was de hele procedure van de panel evaluatie ook erg tijdrovend. We vroegen ons daarom af of we in plaats van een panel zouden kunnen volstaan met een digitizer.''

Een digitizer is een scan, waarmee aan de hand van een foto de symmetrie van de tepels wordt bepaald tussen de behandelde en de onbehandelde borst. Met een digitizer is de herhaalbaarheid gegarandeerd. ''Toch'', zegt Vrieling, ''bleek uiteindelijk dat het panelonderzoek weliswaar minder herhaalbaar was, maar wel een vollediger beeld gaf van het totale cosmetische resultaat. De digitizer geeft herhaalbare resultaten, maar levert minder goed een totaal beeld op. Deze scan is bijvoorbeeld wel geschikt om behandelingsarmen tegen elkaar af te zetten, bijvoorbeeld twee verschillende methoden van borstsparende behandelingen.''

Overigens heet Vrielings proefschrift niet voor niets ''the beauty of the breast''. Immers, ook een behandeling met boost blijkt over het algemeen goede cosmetische resultaten op te leveren. Over 3 jaar gemeten heeft 71% van de patiënten, die een boost kregen een goed tot excellent resultaat tegen 86% zonder boost.

Kirsten Emous