Wiskundig model Computerillustratie van een darmkankercel. Foto: Science Photo Library/Hollandse Hoogte
Onderzoekers van Amsterdam UMC hebben een wiskundig model ontwikkeld om het beloop van darmtumoren te kunnen volgen. Daaruit blijkt dat omgevingsfactoren tumorcellen aanzetten tot groei. Door die factoren te blokkeren, is het volgens de wetenschappers wellicht mogelijk de tumorgroei te stoppen. Door John Ekkelboom
Groei darmtumor ontrafeld Al jaren geldt de hypothese dat zogeheten kankerstamcellen de groei van darmtumoren veroorzaken. Logisch dat er daarom therapieën worden ontwikkeld specifiek gericht op die stamcellen in de tumor. Louis Vermeulen, bijzonder hoogleraar Moleculaire Oncologie in Amsterdam UMC, weet nu dat het onderliggende proces van de tumorgroei iets genuanceerder ligt. Hij ontwikkelde samen met bioloog Kristiaan Lenos, natuurkundige Daniël Miedema en arts Sophie Lodestijn een wiskundig model om een darmtumor in zijn groei te volgen. Met dit model ontdekten zij dat een kankerstamcel slechts een stadium is waarin een tumorcel kan verkeren, en dat deze fase wordt bepaald door zijn omgeving. Daarover publiceerden zij begin september in het wetenschappelijk tijdschrift Nature Cell Biology. De onderzoekers labelden darmkankercellen met een kleurtje, injecteerden deze bij proefdieren en volgden daarna de ingebrachte cellen in de tijd. Door de labeling konden ze zien welke cellen zich vermeerderden en in welke mate. Zo kregen ze inzicht in de groei van de tumor, legt Vermeulen uit. “We zagen hoe de individuele tumorcellen zich tot verschillende klonen ontwikkelden. Die data hebben we geanalyseerd en verwerkt in een wiskundig model. Daarmee kunnen we voorspellen hoe een tumor groeit. Dankzij dit kwantitatief model en het proefdieronderzoek hebben we gevonden dat signalen vanuit
14
de steunweefselcellen – het zogenaamde stroma – tumorcellen ertoe aanzetten om een kankerstamcel te worden. Daar waar die signalen actief waren, ontstonden de tumorstamcellen die ook het hardst groeiden. Tumorcellen die niet door hun omgeving werden beïnvloed, hielden zich rustig.”
Osteopontin
Vermeulen, met 34 jaar de jongste hoogleraar van Amsterdam UMC en momenteel in opleiding tot internist, vergelijkt een tumor met een wond die niet goed heelt. “Bij een wond die zich probeert te herstellen, worden vanuit de omgeving allerlei signalen uitgescheiden die het genezingsproces moeten bevorderen. Bij een tumor zijn het de steunweefselcellen die dergelijke signalen produceren. Het gaat dan om verschillende factoren, waaronder groeifactoren, die ervoor zorgen dat de kankercellen harder gaan groeien.” Een van de stimulerende factoren die Vermeulen en zijn collega’s hebben ontdekt, is het eiwit osteopontin. Zij brachten deze factor tot expressie in een complete tumor. Het gevolg was dat de tumor niet meer alleen op bepaalde plekken ging groeien, maar gelijkmatig over het hele gezwel. Om het ontstaan van kankerstamcellen te voorkomen en daarmee een tumor tot rust te brengen, lijkt het volgens Vermeulen zinvoller de factoren in de omgeving te blokkeren in plaats van de kwaadaar-
dige cellen te bestrijden. “Het doden van kankerstamcellen kan tijdelijk effectief zijn, maar vervolgens zullen andere tumorcellen toch die rol overnemen onder invloed van hun omgeving. Door osteopontin genetisch uit te schakelen, hebben we aangetoond dat de darmtumor inderdaad minder snel groeit. Maar er zijn nog veel meer factoren in de omgeving van tumorcellen die een rol spelen bij de tumorgroei. Ook die willen we in kaart brengen. Daarbij kan ons wiskundig model een belangrijke rol spelen.”
Alvleesklierkanker
Het onderzoek verkeert nog in een fundamentele fase, benadrukt de hoogleraar. Klinische toepassing zal nog jaren op zich laten wachten. Hij denkt dat deze nieuwe inzichten niet alleen van nut kunnen zijn voor de behandeling van darmtumoren. Ook andere kankersoorten worden vermoedelijk door hun omgeving getriggerd. Zo onderzoekt Vermeulen samen met moleculair bioloog Maarten Bijlsma hetzelfde onderliggende principe bij alvleesklierkanker. Vermeulen: “Ook hierbij labelen we de tumorcellen, volgen die in de tijd en kijken dan of de tumorgroei eveneens door de omgeving wordt aangezwengeld. Ons wiskundig model komt daar weer goed van pas. Dat model gaan we overigens ook gebruiken om nieuwe therapieën te testen die moeten voorkomen dat tumorcellen tot een stamcelstadium overgaan.”
oktober 2018