...

Anabelle Decottignies, hoogleraar aan de UCLouvain, onderzoeksverantwoordelijke van het FNRS en hoofd van de groep Altérations Génétiques et Épigénétiques van het de Duve Instituut, voert al meer dan vijftien jaar onderzoek uit naar het verband tussen kanker en de telomeren. Telomeren zijn structuren die de integriteit van de chromosomen in eukaryote cellen handhaven.Ze bestaan uit iteratieve sequenties van basen (bij de mens TTAGGG), die afbraak van de uiteinden van de chromosomen door nucleasen en een onderlinge versmelting van de chromosomen tegengaan. Ze nemen daarvoor een speciale ruimtelijke configuratie aan in de vorm van een lus. Vandaar het idee van een stop.Een behoud van de telomeren tijdens de embryogenese is essentieel. Tijdens de embryogenese moeten de stamcellen zich immers sterk vermenigvuldigen. Daarna is een behoud van de telomeren belangrijk voor weefselherstel en hernieuwing van de cellen. De telomeren van stamcellen worden niet korter tijdens de embryonale ontwikkeling, maar bij elke latere celdeling verliezen ze een stukje, dus als het ware een countdown, die kan worden gezien als de gewapende vleugel bij het verouderen van de cellen.In kankercellen, die een onbeperkt vermenigvuldigingspotentieel hebben, blijft de lengte van de telomeren echter constant. In 2009 werd de Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde toegekend aan Elisabeth Blackburn van de Universiteit van California, Carol Greider van de Johns Hopkins University en Jack Szostak van het Massachusetts General Hospital in Boston voor hun onderzoek naar de rol van telomerase, een omgekeerd transcriptase, bij het behoud van de telomeren in zich delende cellen.Stamcellen bevatten telomerase, maar niet genoeg om zich te wapenen tegen een verkorting van de telomeren. In 90% van de gevallen zijn kankercellen er echter in geslaagd om zelf weer telomerase aan te maken voor eigen gebruik hetzij door genetische en chromosomale veranderingen die zijn opgetreden bij het ontstaan van de kanker, hetzij als gevolg van genetische veranderingen. Voor het behoud en de werking van de telomeren zijn ook eiwitten vereist die de telomeren bedekken. Die binden zich specifiek aan DNA-sequenties die kenmerkend zijn voor telomeren, en aan een heterochromatinestructuur (gesloten chromatine).In een artikel dat in 2012 werd gepubliceerd in Nature Structural & Molecular Biology, beschrijft de groep van Anabelle Decottignies dat niet-coderende RNA-moleculen belangrijk zijn voor de aanvoer van heterochromatinevormende enzymen naar de telomeren. 1 Volgens de onderzoekster wordt de hoeveelheid van die niet-coderende telomerische RNA-moleculen precies geregeld zodat er voldoende heterochromatinevormende enzymen worden gerekruteerd, wat dan uitmondt in een ideale heterochromatisatie.Bij 5-10% van de kankercellen wordt het telomerase niet opnieuw tot expressie gebracht. De kankercellen proberen de integriteit van hun telomeren te vrijwaren via een andere weg, de ALT-weg (Alternative Lenghtening of Telomeres), een strategie die gebaseerd is op homologe recombinaties van de TTAGGG-sequenties in de telomeren. Vaste tumoren bij volwassenen zijn merendeels carcinomen, dus van epitheliale oorsprong. Over het algemeen is het telomerase in de cellen van een carcinoom opnieuw geactiveerd. Sarcomen, de op een na grootste groep van vaste tumoren, zijn van mesenchymale oorsprong. In die cellen worden de telomeren vaker gevrijwaard via de ALT-weg.Maar die cijfers moeten worden genuanceerd. "Enkele studies hebben de aanwezigheid van twee populaties kankercellen beschreven in een gegeven tumor: een populatie die gebruik maakte van het telomerase, en een andere die gebruik maakte van de ALT-weg", aldus Anabelle Decottignies. "Het is echter hoogst onwaarschijnlijk dat die twee mechanismen tegelijkertijd actief zijn in een gegeven cel aangezien ze onverenigbaar zijn." In een studie die Anabelle Decottignies en haar collega's in 2017 hebben gepubliceerd in het tijdschrift Cell Reports, zetten ze de hypothese op de helling die stelt dat kankercellen verplicht zijn om een mechanisme voor behoud van hun telomeren te activeren om een tumor te kunnen vormen die kan metastaseren. 2De groep van Anabelle Decottignies heeft inderdaad aangetoond dat dit niet altijd het geval is in een melanoom. "De cellen van een melanoom van de huid beschikken van meet af aan over uiterst lange telomeren", rapporteert de biologe. "Ze hebben dus een voldoende vermenigvuldigingspotentieel om metastasen te vormen voor de cel afsterft." De groep van professor Roger Reddel van het Children's Medical Research Institute in Sydney heeft een soortgelijke vaststelling gedaan bij analyse van een neuroblastoom.De regel dat de integriteit van de telomeren moet worden gevrijwaard in kankercellen gaat dus meestal op, enkele uitzonderingen niet te na gesproken. De telomeren zijn dan ook een potentiële therapeutische target. In studies met telomeraseremmers bij patiënten met hematologische kankers werden bemoedigende resultaten behaald. Telomeraseremmers grijpen ook in op normale stamcellen, vooral hematopoëtische stamcellen, en veroorzaken dus bijwerkingen zoals trombocytopenie.De groep van Anabelle Decottignies voert vooral onderzoek uit naar de ALT-weg. Kankers die gebruik maken van de ALT-weg zijn goed voor ongeveer tien percent van de kankers bij volwassenen, maar zijn veel frequenter bij kinderen. Waarom dat zo is? De frequentste kankers bij kinderen zijn na leukemie sarcomen en tumoren van het centrale zenuwstelsel. De cellen van die kankers gebruiken meestal de ALT-weg om hun telomeren te vrijwaren."In België worden jaarlijks 70.000 nieuwe kankers gediagnosticeerd bij volwassenen en 350 bij kinderen", aldus Anabelle Decottignies. "De farmaceutische firma's leggen dan ook maar weinig belangstelling aan de dag voor kanker bij kinderen. De chemotherapie die over het algemeen wordt gebruikt bij kinderen met kanker, is al meer dan twintig jaar oud en is erg toxisch, wat belangrijke gevolgen kan hebben voor het kind: steriliteit, doofheid, snelle veroudering van het lichaam ..." Chemotherapie verlaagt het delingskapitaal van de stamcellen dat de regeneratie van weefsels minder vlot verloopt. En als een kind met kanker geneest, kan het theoretisch nog vele jaren leven.Aanvankelijk was de belangstelling van Anabelle Decottignies voor het ALT-mechanisme louter van intellectuele aard. Ze wilde zoeken naar een gericht geneesmiddel dat de gezonde cellen ongemoeid laat. Doordat ze zo het lot van kankerpatiëntjes zou kunnen verbeteren, werd ze echter nog meer gemotiveerd. Tussen haakjes, eerst wist Anabelle Decottignies niet goed wat ze wilde worden: kinderarts of bio-ingenieur. Het is dat laatste geworden.Voor de werken van de wetenschappers van het de Duve Instituut was geen enkele behandeling bekend die specifiek gericht is tegen het ALT-mechanisme. De homologe recombinaties die daaraan ten grondslag liggen, afremmen is uiteraard niet wenselijk. Dat zou het DNA-herstel in alle cellen van het lichaam verhinderen. Anabelle Decottignies en haar medewerkers hebben het transcriptoom van tal van cellijnen geanalyseerd om na te gaan welke genen specifiek tot expressie worden gebracht in ALT-cellen, in vergelijking met de cellen die telomerase tot expressie brengen. Sommige genen blijken aan die voorwaarde te voldoen en vooral dan het TSPYL5-gen.De vorsers hebben kunnen aantonen dat de techniek van RNA-interferentie (waarbij RNA-moleculen de expressie of translatie van een gen remmen door gerichte mRNA-moleculen te neutraliseren) de ALT-cellen deed afsterven, maar geen invloed had op de kankercellen die opnieuw telomerase hadden geactiveerd, of op normale fibroblasten van de huid. "Het TSPYL5-eiwit is dus essentieel voor de overleving van ALT-cellen, maar afwezigheid van dat eiwit heeft een enkele weerslag op andere cellen", commentarieert Anabelle Decottignies. "Bovendien bleken de telomeren van ALT-cellen die geen TSPYL5 meer hadden, erg beschadigd te zijn met apoptose van die cellen als gevolg."De biologen van de groep Altérations Génétiques et Épigénétiques hebben de onderliggende mechanismen geanalyseerd en hebben daarbij vastgesteld dat het TSPYL5-eiwit noodzakelijk is om de integriteit van de telomeren van ALT-cellen te vrijwaren omdat die zich op een specifieke plaats in de kern van die cellen bevinden en er gebonden zijn aan subnucleaire structuren die niet voorkomen in andere cellen. TSPYL5 zorgt ervoor dat de ALT-telomeren in die structuren niet worden afgebroken. Dat hebben ze in augustus 2019 gepubliceerd in het tijdschrift Molecular Cell.3"Het is voor het eerst dat we een specifieke target hebben gevonden voor de behandeling van kanker bij kinderen", onderstreept Anabelle Decottignies. Maar, en dat spreekt voor zich, die target komt ook voor in de 5-10% ALT-tumoren bij volwassenen. Het is nu de bedoeling therapeutische stoffen tegen TSPYL5 te identificeren en te synthetiseren die ALT-cellen doen afsterven en gezonde cellen ongemoeid laten. In januari 2019 werden onderzoeken gestart dankzij de financiële steun van de Stichting tegen Kanker. De groep van Anabelle Decottignies werkt daarvoor samen met de groep van Joris Messens, hoogleraar aan het Center for Structural Biology aan de VUB, en de groep van Benjamin Elias, scheikundige, hoogleraar aan het Institute of Condensed Matter and Nanosciences aan de UCLouvain. Ze exploreren twee sporen.Een klassiek spoor: zoeken naar een scheikundige stof die het TSPYL5-eiwit remt, en een spoor dat mikt op nanolichamen. Nanolichamen zijn peptiden, die in 1993 werden ontdekt en die overeenstemmen met het hypervariabele domein (VHH) van de immunoglobulines (die uit één keten bestaan) van kameelachtigen. Die antistoffragmenten zijn ongeveer 12 keer kleiner dan een klassieke monoklonale antistof. "Doordat ze zo klein zijn, geraken ze zeer gemakkelijk in een cel, ook in de celkern", aldus Anabelle Decottignies. "Na herkenning van de target, in casu TSPYL5, binden ze zich eraan zodat de target zijn functie niet meer kan vervullen."Er bestaat nog geen enkel geneesmiddel of nanolichaam dat TSPYL5 remt. De afdelingen kinderoncologie van de Cliniques universitaires Saint-Luc, het UZ Leuven en de UZ Brussel hebben zich akkoord verklaard om stalen van kankers bij kinderen (biopten of operatiespecimens) te leveren voor latere onderzoeken op celculturen. "Het zal echter nog zeker tien jaar duren voor we aan klinische studies kunnen denken", voegt Anabelle Decottignies er evenwel aan toe.Mochten we ooit een TSPYL5-antagonist vinden voor behandeling van ALT-tumoren, dan nog moeten we rekening houden met het feit dat kankercellen er resistent tegen kunnen worden. In voorkomend geval moeten we combinaties van geneesmiddelen overwegen, idealiter een combinatie van meerdere gerichte geneesmiddelen. Zo niet, zou een TSPYL5-antagonist kunnen worden gecombineerd met chemotherapie. Misschien kunnen we dan de dosering van de chemotherapie verlagen en zo de bijwerkingen ervan verminderen.