Epigenetische veranderingen in tumorcellen

Miguel Vizoso, een postdoc in de groep van Jacco van Rheenen in het Hubrecht Instituut (KNAW), heeft een EMBO-beurs gekregen voor zijn onderzoeksproject ‘DNA methylation insights into cancer cell plasticity by intravital imaging’. Hij kan hiermee twee jaar werken aan dit belangrijke onderzoek, dat ons meer inzicht gaat geven in de dynamiek van tumorcellen. In de toekomst gaat dit mogelijk helpen bij de ontwikkeling van nieuwe medicijnen voor kanker.

De diversiteit van tumorcellen
In een tumor zijn niet alle cellen hetzelfde. Verschillende cellen hebben verschillende eigenschappen, en verschillende genen staan ‘aan’ en ‘uit’. De DNA-code van alle cellen in de tumor is in grotendeels hetzelfde, maar door markeringen op het DNA (de zogenaamde epigenetica) kan een bepaald gebied van het DNA ‘aan’ of ‘uit’ gezet worden, waardoor de genen in dat gebied ook ‘aan’ of ‘uit’ gezet worden. Voor alle verschillende processen die plaatsvinden in een cel, moeten verschillende sets van genen ‘aan’ staan. Eerder onderzoek heeft laten zien dat sommige cellen in een tumor veranderen van identiteit, zodat ze de tumor kunnen verlaten en ergens een uitzaaiing kunnen vormen. Voor het veranderen van hun identiteit moeten de cellen andere genen ‘aan’ en ‘uit’ zetten. Als we erachter kunnen komen hoe deze identiteitsverandering in gang gezet wordt, kunnen we misschien medicijnen ontwikkeling die deze verandering tegenhouden, waardoor de tumor niet uitzaait.

Epigenetisch tumoronderzoek tot nu toe
In het verleden is al gekeken naar de epigenetische markeringen in het DNA van tumoren, maar dit wordt eigenlijk altijd gedaan met een mengsel van verschillende cellen uit de tumor, en vaak wordt bijvoorbeeld een beginnende tumor, die nog niet is uitgezaaid, vergeleken met een langer bestaande tumor, die al wel uitzaaiingen heeft gevormd. Dit onderzoek levert natuurlijk hele waarde volle informatie op, maar geeft ons geen informatie over de individuele cellen en de veranderingen die plaatsvinden in de tijd. Als we willen weten welke veranderingen in bepaalde cellen ervoor zorgen dat ze zich van de primaire tumor kunnen losmaken en zich kunnen verplaatsen door het lichaam, hebben we andere technieken nodig.

Het bestuderen van epigenetische veranderingen
In zijn onderzoek combineert Miguel verschillende technieken om meer informatie te krijgen over de epigenetische veranderingen in individuele tumorcellen. Eén van deze technieken is de intravitale microscopie, waar de groep van Jacco van Rheenen in is gespecialiseerd. Met deze techniek kan de van Rheenen groep voor een aantal weken individuele cellen filmen tijdens de ontwikkeling van kanker in muizen. Miguel gaat deze techniek combineren met een methode waarmee hij epigenetische markeringen in specifieke delen van het DNA kan bekijken. Onder de microscoop zal hij dan een fluorescente kleur zien in een cel als de markering niet op het DNA aanwezig is, en geen fluorescente kleur zien als de markering wel er wel is. Zo kan hij onderzoeken of de cellen die zich van de tumor losmaken epigenetische markeringen hebben in gebieden in het DNA waarvan we weten dat ze belangrijk zijn voor tumorontwikkeling.

De toekomst
Er zijn al medicijnen die markeringen van het DNA kunnen aanpassen, maar het probleem is dat deze medicijnen niet specifiek zijn voor bepaalde gebieden in het DNA en daardoor al het DNA in de cel ‘aan’ of ‘uit’ zetten. Dit heeft als nadeel dat er allerlei onbedoelde effecten zijn in de cellen. Het uiteindelijke doel is om medicijnen te ontwikkelen die specifieke gebieden in het DNA ‘aan’ of ‘uit’ kunnen zetten, alleen daar waar het nodig is. Om dit te kunnen doen moeten we eerst weten welke gebieden in het DNA ‘aan’ of ‘uit’ gezet moeten worden. En dit is exact wat het onderzoek van Miguel ons gaat leren. Het gaat nog een hele poos duren voordat we dit soort medicijnen kunnen ontwikkelen, maar dit onderzoek brengt ons weer een stap dichterbij.

Prof. Dr. Jacco van Rheenen is groepsleider bij het Hubrecht Instituut (KNAW) en hoogleraar Intravitale Microscopie aan het Universitair Medisch Centrum Utrecht en de Universiteit Utrecht.