In vitro screening van celreacties op combinatietherapien bij de behandeling van primaire kwaadaardige hersentumoren

Vervolgbijdrage Stichting STOPhersentumoren.nl: 50.000,- euro per 6 december 2010

Doel van dit project:  is een systematische analyse van combinaties van nieuwe stoffen welke zijn ontwikkeld om celprocessen bij hersenkankergroei te remmen.

Vervolgbijdrage Stichting STOPhersentumoren.nl: 50.000,- euro per 6 december 2010

 

De prognose van patiënten nieuw gediagnosticeerd met deze ziekte ten aanzien van overleving, is tussen de 12 en 15 maanden, ondanks een optimaal behandelingstraject met operatie, bestraling en chemotherapie. Jaarlijks worden ongeveer 2000 patiënten gediagnosticeerd met een primaire hersentumor. Dit zijn meestal volwassenen in de leeftijdsgroep van 30 tot 70 jaar. In vergelijking met andere vormen van kanker is er bij deze ziekte de laatste 20 jaar slechts een bescheiden vooruitgang geboekt. De opzet van dit project is een systematische analyse van combinaties van nieuwe stoffen welke zijn ontwikkeld om celprocessen bij kankergroei te remmen. Het glioblastoma multiforme, (GBM), is het meest voorkomende type primaire hersentumor. De prognose van patiënten nieuw gediagnosticeerd met deze ziekte ten aanzien van overleving, is tussen de 12 en 15 maanden, ondanks een optimaal behandelingstraject met operatie, bestraling en chemotherapie. Jaarlijks worden ongeveer 2000 patiënten gediagnosticeerd met een primaire hersentumor. Dit zijn meestal volwassenen in de leeftijdsgroep van 30 tot 70 jaar. In vergelijking met andere vormen van kanker is er bij deze ziekte de laatste 20 jaar slechts een bescheiden vooruitgang geboekt. Het toevoegen van het cytostaticum Temozolomide aan de behandeling heeft het overlevingspercentage 2 jaar na operatie, verhoogd van 10 naar 26%. Echter, de mediane overleving werd slechts met 2 maanden verlengd van 12 naar 14 maanden.

Ondanks deze uiterst sombere prognose, lijkt het steeds moeilijker te worden om subsidie te verkrijgen voor onderzoek naar neuro-oncologische aandoeningen. Hierdoor dreigen primaire maligniteiten van het centraal zenuwstelsel een zogenaamde “vergeten ziekte” te worden in de radar van al het onderzoek dat gedaan wordt binnen het oncologisch spectrum. Onze afdeling tracht dit te voorkomen door zowel fundamenteel als translationeel onderzoek te verrichten. Wij werken derhalve veel samen met fundamentele onderzoeksafdelingen zoals de Immunologie en de afdeling Neurowetenschappen. Hierbij wordt expertise, instrumentarium en arbeidskracht tezamen ingezet om patiëntgerichte resultaten te boeken.

In het neuro-oncologisch lab op het Josephine Nefkens Instituut binnen het Erasmus MC, zijn meerdere expertises aanwezig. Daarnaast is er een samenwerkingsverband met het Elisabeth ziekenhuis in Tilburg waardoor het laboratorium de beschikbaarheid heeft over een grote aanvoer van tumormateriaal voor onderzoek. Vrijwel dagelijks wordt tumorweefsel van geopereerde patiënten ontvangen. Dit weefsel wordt vervolgens gebruikt voor diverse onderzoeksdoeleinden waaronder genetische analyse, onderzoek naar tumorspecifieke eiwitten, onderzoek naar oncolytische virustherapie en tenslotte systematische analyse van combinaties van nieuw ontwikkelde medicijnen welke kankergroei remmen.

De afgelopen jaren is er een toenemende belangstelling voor het behandelen van patiënten met combinaties van verschillende werkzame stoffen. Een van de redenen hiervoor is dat gebleken is dat deze stoffen indien gebruikt als monotherapie vaak maar een deel van de tumorcellen effectief doden. Daarnaast is gebleken dat tumorcellen allerlei verdedigingsmechanismen kunnen aanspreken om het “schadelijk” effect van toegediende stoffen te ontwijken. Door het toepassen van combinaties van verschillende stoffen, die op verschillende manieren tumorcellen doden, kan wellicht een groter deel van de tumorpopulatie uitgeschakeld worden. Om op een doeltreffende manier tot een goede combinatie van medicijnen te komen voor de individuele patiënt, is het gewenst om een snelle en doortastende screeningsmethode te ontwikkelen.

Investering IncucyteFLR

De drugsscreening welke is opgezet binnen onze afdeling, bestaat uit het screenen van therapeutisch effecten van nieuwe middelen op patiënt materiaal. Dit weefsel wordt tevens genotypisch onderzocht (DNA typering), waardoor het mogelijk is de tumor onder te verdelen in een moleculair cluster gebaseerd op de mutaties in het DNA. Een recente publicatie vanuit ons lab heeft namelijk aangetoond dat het clusteren van verschillende hersentumoren op basis van genotypering een betere voorspellende waarde heeft voor de prognose van de patiënt. Derhalve ligt het in de lijn der verwachting dat de verschillende subtypen anders zullen reageren op de experimentele behandeling en is het van belang om hier rekening mee te houden.

De huidige methode van meten kent een aantal nadelen en is vrij omslachtig. Het gekweekte weefsel wordt behandeld met verschillende concentraties en controle substanties waarna gekwantificeerd wordt wat het effect is van de teststof. Dit gebeurt middels zogenaamde cell-viabiliteits (ofwel levensvatbaarheids) assays. Deze assays maken meestal gebruik van enzymen welke toegevoegd worden aan de oplossing waarin de cellen zich bevinden. Hierna volgt een omzetting van substraat en dit wordt dan gemeten aan de hand van de hoeveelheid lichtemissie. De meeste assays kwantificeren hierbij het celmetabolisme of de toename van specifieke eiwitten welke betrokken zijn bij het sterven van cellen. Aan deze methode kleven een aantal nadelen. In de eerste plaats zijn de enzymoplossingen die toegevoegd moeten worden meestal dodelijk voor de cellen. De reden hiervoor is dat de celmembranen  doorgankelijk moeten worden gemaakt om het te meten enzymsubstraat vrij te krijgen. Hierdoor is slechts een eenmalige meting mogelijk. Een tweede nadeel is dat door deze manier van meten voor iedere weefselkweek afzonderlijk bepaald moet worden wat de juiste meetmomenten zijn. Hiermee gaat veel weefsel verloren.

Recent hebben wij in ons lab een demomodel getest van de IncucyteFLR. Met dit apparaat kunnen wij de hierboven genoemde problemen omzeilen en toch kwantitatief therapeutisch effecten onderzoeken. De IncucyteFLR is een apparaat dat non-invasief en longitudinaal cellen kan monitoren  in de kweek incubator. Het apparaat maakt op een door de onderzoeker ingesteld interval digitale opnames van de cellen, welke later met bijbehorende software geanalyseerd kunnen worden. Het apparaat is hierdoor voor zeer uiteenlopende toepassingen inzetbaar.  ErasmusMC Rotterdam