Onderzoeker van de week: Alexander van Oudenaarden

Survival of the fittest van kankercellen

Tumoren zijn heterogeen. Dat wil zeggen dat als je in een tumor kijkt, je veel verschillende soorten cellen ziet. Zelfs binnen één patiënt zijn niet alle uitzaaiingen hetzelfde. “Dat maakt kanker lastig te bestrijden”, weet prof. dr. ir. Alexander van Oudenaarden. “Om kanker te begrijpen moeten we deze heterogeniteit begrijpen.”

Daarom onderzoekt Van Oudenaarden aan het Hubrecht Instituut te Utrecht hoe de verschillende cellen in een tumor met elkaar in competitie gaan om te overleven. “Eigenlijk denken wij over de tumor na als een soort evolutie-experiment waarin al die cellen zo snel mogelijk proberen te groeien. Doordat er niet voldoende eten is, gaan ze met elkaar in competitie. Op een gegeven moment nemen de snelst groeiende klonen alles over. Een soort survival of the fittest.”

De technologie is er nu rijp voor om evolutie te bestuderen in 1 van de meest ingewikkelde systemen die je kunt bedenken: kanker.

Barcode

“Het is eigenlijk een oeroud idee.” vertelt Van Oudenaarden. “Darwin bestudeerde evolutie op het niveau van het hele organisme. Maar de technologie is er nu rijp voor om evolutie te bestuderen in 1 van de meest ingewikkelde systemen die je kunt bedenken: kanker.” De onderzoeksgroep van Van Oudenaarden heeft namelijk een techniek ontwikkeld die ze “single cell sequencing” noemen. Met deze techniek kunnen ze het DNA en RNA in een enkele cel bepalen: welke mutaties zijn ontwikkeld? Welke genen staan aan? En met deze kennis kunnen ze de heterogeniteit in een tumor bepalen.

Om te beginnen infecteren de onderzoekers de primaire tumorcellen met een virus. Dit virus integreert een uniek stukje DNA, een soort barcode, in het DNA van de tumorcel. Van Oudenaarden: “Het mooie van deze barcode in het DNA is dat het wordt overgeërfd. Dus wanneer de cel deelt krijgen ook de dochtercellen deze barcode.” Op die manier kun je de cellen ‘volgen’ in, in dit geval, proefdieren: wanneer de tumor is uitgezaaid halen ze deze uit de muis en kunnen ze van iedere cel de barcode achterhalen. Door de barcodes van de verschillende cellen tussen de primaire tumor en de uitzaaiingen te vergelijken kunnen ze bepalen welke cellen in de primaire tumor hebben bijgedragen aan de uitzaaiingen. Maar, ze hopen ook te kunnen verklaren waarom deze cellen wel of niet kunnen uitzaaien. Dit doen ze door te onderzoeken of deze cellen bepaalde mutaties hebben ontwikkeld die ze dit voordeel geven.

Met deze techniek hoop ik dat we een steentje bijdragen aan het bestrijden van kanker.

Met deze methode willen ze ook onderzoeken welke cellen in staat zijn om resistent te worden tegen medicijnen. De heterogeniteit van een tumor benadeelt de werking van kankermedicijnen, benadrukt Van Oudenaarden. “Met medicijnen kun je misschien 99.9% van de cellen in een tumor doden. Maar er is een kleine populatie die de aanslag overleeft. Deze cellen zijn in staat om een nieuwe tumor te zaaien.” Door de cellen voor en na chemotherapie met elkaar te vergelijken kunnen de onderzoekers bepalen welke cellen in staat zijn om resistent te worden. Door vervolgens te onderzoeken welke genen aan en uit staan kunnen ze onderzoeken waarom deze cellen dat wel en andere cellen dat niet kunnen.

Een stap dichterbij

“Met deze techniek hoop ik dat we een steentje bijdragen aan het bestrijden van kanker.” vertelt Van Oudenaarden. “We verwachten dat deze studie nieuwe inzichten zal geven over de eigenschappen die een cel moet hebben om uit te kunnen zaaien of om resistent te worden tegen medicijnen. Als we weten wat deze eigenschappen veroorzaakt, kunnen we nieuwe medicijnen ontwikkelen om deze eigenschappen te onderdrukken. Deze medicijnen zouden uiteindelijk kunnen bijdragen aan een betere genezing van kanker.”