Deze samenvatting is gebaseerd op het studiejaar 2013-2014.

HC 1 – Openingscollege

Bij de behandeling van een patiënt met kanker zijn er veel disciplines betrokken. Hierbij kan gedacht worden aan de patholoog, medische oncoloog, de radioloog, de oncoloog, de pulmonoloog en de psycholoog.

De sociale omstandigheden en de mentale omstandigheden van patiënten met kanker zijn heel erg belangrijk. Een voorbeeld is dat mensen met kanker vaak naar het ziekenhuis moeten voor bestraling. Wanneer een patiënt weinig familieleden en/of vrienden heeft, dan zal deze persoon steeds een taxi moeten bellen om in het ziekenhuis te komen, wat erg duur is. Een patiënt met veel familieleden en/of vrienden heeft grote kans dat iemand van deze mensen de patiënt naar het ziekenhuis kan brengen.

Als een patiënt bestraald is, dan kan het zijn dat het zichtbaar is dat er een bestraling is geweest. Kanker behandelen is één ding, maar het kan mensen voor de rest van hun leven tekenen door zichtbare tekens.

HC 2 – Kanker biologie

Kanker is een ziekte die in meerdere stadia ontstaat. Er zijn 6 tot 7 mutaties nodig om een normale epitheel cel te veranderen in een invasief carcinoom. De mutatie graad voor een gen is ongeveer 1:10^-7 per cel divisie. De kans op 6 specifieke onafhankelijke mutaties in een cel, is ongeveer 1:10^-42. Toch bestaat kanker nog steeds. Dit heeft meerdere redenen:

• Mutaties die de cel proliferatie verhogen, verhogen de doelpopulatie van cellen voor een volgende mutatie;

• Sommige mutaties veroorzaken genoom instabiliteit, waardoor er een verhoogde mutatie graad is;

• De mutatie graad voor sommige types mutatie is veel hoger dan 1:10^-7;

• Andere mechanismes dan mutatie kunnen de gen functie verzwakken;

• Sommige mensen dragen vatbaar makende mutaties.

Er zijn meerdere soorten mutaties, namelijk chromosoom mutaties en gen mutaties. Bij chromosoom mutaties kunnen er drie dingen gebeuren: verlies/winst van een chromosoom, translocatie, of multi-locus deletie. Bij gen mutaties zijn er ook drie mogelijkheden, namelijk deleties/inserties, base paar substitutie en frameshift.

Bij multilocus deleties is er deletie van een autosomaal chromosoom, wat leidt tot hemizygositeit voor multipele genen (er blijft slechts 1 allel over). Deletie van een geslachtschromosoom (X,Y) leidt tot functioneel verlies van multipele genen.

Intragene deletie is het verliezen van bepaalde nucleotiden binnen een gen. Het verlies van één exon leidt niet tot een veranderd leesraam, maar er is wel een verkort eiwit. Dit eiwit kan nog gedeeltelijk functioneel zijn. Een deletie van een gen zal dus niet altijd leiden tot verlies van functie. Het verwijderen van een of meerdere exonen kan leiden tot een verandering in het leesraam. Er is sprake van een afgeknot proteïne, dat gedeeltelijk functioneel kan zijn.

Gen mutaties kunnen voorkomen in:

• Intronen. Dit heeft meestal geen effect.

• Promotorregio. Dit kan de transcriptie efficiëntie veranderen, maar de veranderingen zijn meestal heel erg klein.

• Bindingsplaats: bij de bindingsplaats van een intron en een exon. Dit kan de splicing effectueren en dit leidt tot exon skipping. Door exon skipping wordt het RNA steeds kleiner, wat vaak resulteert in functie verlies.

• Exonen. Dit kan de eiwit compositie veranderingen, maar dit gebeurt niet altijd.

Bij een gen mutatie zijn er verschillende soorten mutaties:

1. Nonsense mutaties. Hierbij is er afknotting van het proteïne en er is verlies van functie. Dit komt doordat er een stop codon ontstaat als gevolg van de mutatie.

2. Missense mutatie. Hierbij verandert een aminozuur in een ander aminozuur. Dit leidt tot functie verlies van het proteïne.

3. -1 frameshift. Hierbij heeft de gen mutatie tot gevolg dat er een verandering in het leesraam is. Dit leidt tot (gedeeltelijk) functieverlies.

Oncogenese

Welke genen worden er nu aangedaan waardoor er kanker ontstaat? Er zijn oncogenen. Deze genen werden origineel geïdentificeerd als retrovirussen. Voornamelijk het eerste oncogen werd geïdentificeerd als een kippen retrovirus. Toen het werd gedetecteerd, was me ervan overtuigd dat het een virus gen was. Na sequencing ontdekte men dat het een cellulair gen was, een cDNA kopie. Dit is een kopie van het normale cellulaire gen (proto-oncogenese). Een proto-oncogeen kan veranderen in een oncogeen, door een mutatie. Door bijvoorbeeld één puntmutatie, en dus één ander allel, verandert het in een actief oncogeen. Door de specifieke mutatie ontstond er een dominant fenotype. Er is dus functiewinst.

Er zit zelf sufficiëntie in de groei signalen. Hierdoor proberen de kankercellen zelf sufficiënt te worden. Dit kan door secretie van groeifactoren, celoppervlakte receptoren, intracellulaire signaalmoleculen, transcriptie factoren en componenten van het cel cyclus controle netwerk. In al deze genoemde dingen kan er een mutatie zijn waardoor er kanker kan ontstaan. Slechts één 1 alleen hoeft gemuteerd te zijn, want er is een dominant fenotype.

Activatie leidde dus tot functiewinst. Dit gebeurt via verschillende mechanismes:

• Deletie of puntmutatie in coderende sequentie. Hierdoor wordt er een hyperactief proteïne gemaakt, in normale hoeveelheden.

• Een regulatoire mutatie. Dit leidt tot de overproductie van een normaal proteïne.

• Amplificatie van een gen leidt tot overproductie van een normaal proteïne.

• Chromosoom herschikking. Dit kan op twee manieren:

  • Een andere promotor. Een dichtbij gelegen regulatoire DNA sequentie zorgt voor overproductie van een normaal proteïne. Hier is er een gedereguleerde expressie.

  • De fusie tot een actief, overgeschreven gen produceert een hyperactief fusie proteïne. Hierbij is er een geüpreguleerde transcriptie.

• Verlies van imprinting. Dit leidt tot de expressie van een gewoonlijk stil allel.

Het Ras eiwit is heel belangrijk en muteert bij veel soorten tumors. Ras is normaal inactief als het gebonden is aan GDP. Als GDP wordt veranderd in GTP (na een trigger van GEF), dan wordt Ras actief. Dit gebeurt alleen als er celgroei nodig is. Op een bepaald punt moet Ras weer inactief worden, en dit gebeurt door binding van het GAP proteïne. Ras heeft intrinsiek GTP, wat dan wordt veranderd in GDP, waardoor het Ras wordt uitgezet. Bij oncogene Ras activatie wordt ervoor gezorgd dat de GTPase reactie niet langer gestimuleerd kan worden door GAP, waardoor het Ras steeds actief blijft.

Amplificatie van een normaal gen kan extracellulair gebeuren. HSR: homogene staining regio’s. HSR is een type verandering van een chromosoom structuur, die vaak wordt gezien in de nucleus van menselijke kankercellen. Een voorbeeld is het N-Myc gen, dat voorkomt in 30% van alle neuroblastomen.

Een translocatie tussen chromosoom 8 en 14 komt vaak voor en dit resulteert erin dat het MYC gen exon 1 verliest. Dit is een non-coderend exon. Het MYC gen wordt naast de IGH locus op chromosoom 14 gefuseerd. Het MYC staat onder controle van IGH, waardoor de expressie van MYC wordt verhoogd. Er is dan een verhoogde productie van necrotine.

Het Philadelfia chromosoom komt voor in meer dan 95% van alle chronische myeloïde leukemie patiënten. Hierbij is er sprake van fusie van genen. Er is namelijk fusie van BRC en ABL, wat leidt tot actieve tyrosine kinase. De chromosomen die hier een rol bij spelen, zijn 9 en 22.

Men deed een experiment met cellen van muizen. Het inbrengen van een normale menselijke cel in een immuundeficiënte muis leidde niet tot een tumor, maar het inbrengen van een menselijke tumorcel in een immuundeficiënte muis leidde wel tot een tumor. Ten slotte fuseerde men een humane tumor cel en een humane normale cel tot een tetraploïde cel. Deze cel werd bij een immuun deficiënte muis ingebracht, maar er ontstond geen tumor.

Dit experiment vertelt dat er in een normale cel iets zit, wat de oncogene activiteit van een tumorcel kan onderdrukken: tumor suppressieve genen. Er zijn twee soorten: gatekeepers en caretakers. Gatekeepers zorgen voor controle in de celcyclus en caretakers zorgen voor DNA reparatie genen (preventie van genoom instabiliteit).

Bij een retinoblastoom zijn er twee types patiënt, namelijk patiënten met tumoren in beide ogen en patiënten met een tumor aan één oog. De patiënten met tumoren in beide ogen, die kregen de tumoren sneller dan de patiënten met een tumor bij één oog. Dit leidt tot 2-hit-hypothese van Knudsen. Deze hypothese zegt dat de patiënten met tumoren in twee ogen mutaties in het retinoblastoom gen hebben, oftewel: erfelijke mutaties. De andere patiënten hebben twee mutaties nodig in plaats van één om een tumor te krijgen. Sporadische en familiaire kankers hebben dezelfde moleculaire mechanismes.

Bij een normaal persoon zijn er normale somatische cellen. Na één mutatie bevinden de cellen zich in dezelfde staat als de cellen van patiënten met tumoren aan twee ogen. Hierna is er nog één mutatie nodig om tot een tumorcel te ontwikkelen.

Klonerende tumor suppressieve genen (TSG) zijn verantwoordelijk voor familiaire kankers. Verlies van beide allelen van een TSG is nodig voor tumorgenese.

Rb (het retinoblastoom eiwit) zorgt ervoor dat er geen excessieve celgroei is, door de celcyclus te inhiberen tot de cel klaar is om te delen. De celcyclus bestaat uit een aantal fases: G1 – S – G2 – M. In de G1 fase is een restrictie fase. Er zijn antigroeisignalen en groeisignalen. Fosforylatie van Rb is nodig voor het vrijlaten van dit restrictiepunt. Rb is verzwakt in meer dan 95% van alle tumoren. Hierdoor wordt de celcyclus niet goed genoeg geïnhibeerd.

Tijdens de cel cyclus zijn er punten waarop er gecheckt wordt of er niet te veel schade is aan het DNA en of de chromosomen goed aan de spoel vastzitten. Hierdoor wordt de integriteit van DNA gehandhaafd. De checkpunten zijn: het spoel checkpunt, het G1-S checkpunt, het S-fase checkpunt en het G2-M checkpunt. Als deze checkpunten er niet zouden zijn, dan zou het beschadigd DNA via celdeling in heel veel cellen terecht komen. Dit kan leiden tot kanker.

Als er DNA schade is, dan zijn er allerlei moleculen die proberen om dit te detecteren. Belangrijk zijn de ATM en de ATR kinases, die bij DNA schade geactiveerd worden. Hierdoor ontstaat er een verhoogde concentratie van het p53 proteïne. Dit leidt tot de upregulatie van meer dan 100 genen. Dit resulteert óf in apoptose óf in het tegenhouden van de celcyclus (G1-S). Dit laatste kan leiden tot een succesvolle reparatie en daarmee in proliferatie, of het leidt tot apoptose. Er is apoptose als er heel veel beschadigingen zijn.

Het P53 gen is gemuteerd in meer dan 50% van alle menselijke tumoren. 15 jaar geleden noemde men dit gen de bewaker van het genoom. De P53 beschermende pathways zijn in meer dan 90% van alle tumoren aangedaan. Een verlies van P53 zorgt voor een verlies van het G1-S checkpunt en een verminderde apoptose. Hierdoor is er proliferatie van cellen met DNA beschadigingen, waardoor er mutaties zijn en chromosomale afwijkingen. Dit resulteert uiteindelijk in genoom instabiliteit.

Er is een erfelijke (heterozygote) mutatie in het P53 gen, namelijk bij het Li Fraumeni syndroom. Hierbij is er ontwikkeling van meerdere primaire tumoren van verschillende soorten op jonge leeftijd. Dit syndroom wordt dominant overgeërfd.

Bepaalde mutaties resulteren in functieverlies, namelijk:

1. Punt mutaties (verstorende mutaties)

2. Deleties/chromosoom herschikking

3. Promotor hypermethylatie (verlies van transcriptie)

4. Verlies van heterozygositeit (LOH)

Genoom inprenting: sommige genen worden alleen geuit als ze worden geërfd van de vader en andere alleen bij erven van de moeder. Dit zijn paternale ingeprente genen en maternale ingeprente genen. Inprenten gebeurt tijdens de formatie van spermacellen en eicellen. In mensen is 50 tot 80% van de genen ingeprent, zoals genen die betrokken zijn in controle van groei. Verlies van inprenten kan leiden tot de activatie van een normaal stil kopie van een groei promotend gen (IGF2) en het kan leiden tot het stil maken van een normale actieve kopie van een groei inhiberend gen (p57^KIP2). Verlies van inprenten (LOI) is iets wat vaak voorkomt bij menselijke tumoren.

Bij DNA methylatie wordt er een methylgroep aan het DNA gehangen. Dit gebeurt voornamelijk bij CpG sequenties. 60% van de menselijke genen heeft CG rijke promotors (CpG eilanden). Cytosine in CpG eilanden kan gemethyleerd worden, wat leidt tot transcriptioneel zwijgen. Er zijn verder twee de novo methyltransferases en er is één behoudende methyltransferase. Methylatie patronen worden geërfd na replicatie door dochtercellen.

In de normale situatie zit DNA om histonen heen. Dit is een open chromatine. Histonen hebben acetyl staarten. Bij methylatie worden andere moleculen aangetrokken, zoals lysine en methyltransferases. Dit leidt tot een inactief gecondenseerd chromatine, in plaats van tot een open chromatine. De transcriptiefactoren kunnen op deze manier niet binden.

Epigenetische veranderingen zijn niet permanent en ze zorgen niet voor veranderingen op het niveau van de sequenties. Bij hypomethylatie is er mitotische recombinatie, genoom instabiliteit en oncogeen activatie. Bij hypermethylatie is er onderdrukking van transcriptie en een verlies van tumor suppressieve gen activiteit. Beide processen leiden tot vorming van kanker. Er zijn veel genen waarbij er sprake is van hypermethylatie.

Verlies van heterozygositeit

Hierbij is er een mutatie in een chromosoom. Bij de 1^e hit is er een puntmutatie of een deletie. Bij de tweede hit kan er gen conversie zijn, of mitotische non-disjunctie of mitotische recombinatie. Bij mitotische recombinatie is er uitwisseling van een chromosoom deel. Eerst is er replicatie, dan is er recombinatie en ten slotte is er segregatie.

Bij mutaties in carcinogenen kunnen er mutaties zijn in proto-oncogenen en in tumorsuppressieve genen. Bij mutaties in proto-oncogenen zal er functiewinst zijn, door dominantie. Bij een mutatie in een TSG zijn er twee hits. Na de 1^e hit ontstaat er een erfelijke vorm van kanker. Na een 2^e hit is er een recessief allel en dit leidt tot functieverlies.

Tumoren zijn wat betreft genoom heel onstabiel (CIN: chromosomale instabiliteit). Dit wordt gezien in:

• Verlies van spoel checkpunten. Hierdoor kan er aneuploïdie ontstaan.

• Verlies van DNA beschadiging checkpunten. Hierdoor kunnen er chromosoom abnormaliteiten zijn.

• Verkorting van het telomeer, waardoor er verbinding is van chromosomen.

Ook MIN: microsatelliet instabiliteit. Dit komt voor in weinig tumoren, bijvoorbeeld bij colon tumoren. Er is verlies van mismatch reparatie, waardoor replicatie fouten niet gerepareerd worden. Dit leidt tot een 1000x verhoging in de mutatie graad en dan gaat het voornamelijk om leesraam mutaties.

Het multi-stap model voor de ontwikkeling van colon kanker ziet er als volgt uit:

In een normale epitheelcel is er verlies/mutatie van het APC TSG. Hierdoor ontstaat er een hyperproliferatieve epitheelcel, waar vervolgens DNA hypomethylatie is. Hierdoor ontstaat er een vroeg adenoom. Hier is dan activatie van het KRAS oncogen. Dit leidt tot een intermediaire adenoom. Hierna is er verlies/mutatie van het TSG op chromosoom 18, waardoor er een laat adenoom ontstaat. Ten slotte is er verlies/mutatie van het TP53 TSG, met een carcinoom als gevolg.

Vogelstein: er is een relatie tussen het histologische stadium en het type gen mutatie vereist. Verder moet er een redelijk normale volgorde van mutagene gebeurtenissen zijn.

Smith: slechts 7/106 tumoren hadden mutaties in APC, KRAS en p53.

Er moeten meerdere pathways veranderd worden om een normale epitheelcel in een tumorcel te veranderen. Er zijn namelijk mutaties nodig die:

• Zorgen voor een constante celgroei (Ras);

• Zorgen voor processen die groei suppressoren remmen (Rb);

• Zorgen voor het ontwijken van immuundestructie;

• Zorgen voor het in staat stellen van replicatie onsterfelijkheid (telomerase);

• Zorgen voor tumor promotende inflammatie;

• Zorgen voor activatie van invasie en metastase;

• Zorgen voor het induceren van angiogenese;

• Zorgen voor genoom instabiliteit en mutatie (p53);

• Zorgen voor weerstand tegen celdood (p53);

• Zorgen voor het dereguleren van cellulaire energie.

HC 3 – Genoom stabiliteit en menselijke ziekte

Er zijn veel mutaties nodig om kankercel te vormen. We gaan het nu hebben over de genoom instabiliteit en mutaties, die ook nodig zijn voor de ontwikkeling van een kankercel. Fideliteit is de accuraatheid van de DNA replicatie. Het menselijk lichaam bestaat uit 10¹⁴ cellen. DNA is de drager van de genetische informatie. Er zijn 6x10⁹ baseparen per cel. DNA is in feite heel instabiel, maar waarom is het zo belangrijk dat het wel stabiel is? Waarom zou een enkele DNA beschadiging iets uitmaken? Dat is omdat het DNA weer gerepliceerd moet worden. Hierdoor zal het beschadigde DNA zich verspreiden.

Celdeling heeft DNA duplicatie nodig. Van elk molecuul zijn er twee kopietjes. Dochtercellen erven het identieke DNA van de moedercel. In 5 uur worden ongeveer 6x10⁹ baseparen gekopieerd, met minder dan 1 fout per deling.

Waarom is een enkele beschadiging zo belangrijk? Deze beschadiging kan de DNA replicatie blokkeren. Als er niets zou gebeuren, dan zal de volgende cel ook een deel van het DNA missen. Bij deze volgende cel moet er weer replicatie zijn. De cel die hieruit ontstaat zal in beide strengen het stuk DNA missen. Er is dan dus een beschadiging van de dubbele streng. Dit gebroken chromosoom kan leiden tot missegregatie, aneuploïdie en celdood. In het lichaam zijn gelukkig DNA reparatie mechanismen. Er is bijvoorbeeld translesie synthese, dat kapot DNA kan herstellen. Een nadeel is dat dit translesie synthese zorgt voor heel veel mutaties. Een ander mechanisme is dat er checkpunt activatie kan zijn, waardoor eventueel beschadigde cellen apoptose kunnen doen. Dubbele streng break reparatie kan grotere beschadigingen herstellen. Er zijn dus veel mechanismes die zorgen dat deze beschadigingen geen (grote) gevolgen hebben.

Er zijn heel veel verschillende bronnen van DNA beschadiging:

• Endogeen – van in de cel

  • Chemische instabiliteit van de AP-sites. Dan ontstaat er een abasische plaats: de base laat los van het DNA. Er zijn 20.000 AP posities per genoom per dag. Er is dan verlies van de coderende capaciteit, want er is geen coderende base meer. Dit kan worden veroorzaakt door hydrolyse.

  • Chemische instabiliteit: deaminatie. Er wordt dan een aminogroep afgekoppeld, van bijvoorbeeld cytosine. In die situatie zal er dan een uracil ontstaan. Deaminatie kan spontaan gebeuren. Uracil wordt gepaard met adenine, maar cytosine normaal met guanine. Dit betekent dat er bij de replicatie een andere base ingebouwd zal worden.

  • Deaminatie van gemethyleerde plekken. Hierdoor kan t-methyl cytosine veranderen in thymine.

  • Methylatie, waardoor de coderende capaciteit van een nucleotide wordt verlaagd.

  • Oxidatieve beschadiging, wat resulteert in veranderende coderende capaciteit van bases.

G naar A transitie bij de CpG plekken is een mutatie die heel vaak wordt gevonden.

• Exogeen – van de omgeving.

  • Leefstijl

    • Zon

    • Sigaretten

    • Alcohol

  • Omgeving (industrieel)

  • Medische applicatie, zoals chemotherapie

  • Voedsel bronnen

DNA is van zichzelf niet stabiel.

Welke types DNA beschadiging worden veroorzaakt door exogene bronnen?

• Kleine base modificaties (door MMS: methyl methaansulfonaat).

• Grote DNA beschadigingen door UV licht. Er wordt dan een crosslink gevormd tussen basen.

• (dubbele) streng breaks door ioniserende straling.

• Interstreng crosslink door Cis platine.

Er zijn dus veel manieren om het DNA te beschadigen door exogene en endogene factoren. Deze beschadigingen moeten snel opgelost worden. Wat is het lot van deze laesies als ze niet gerepareerd worden? Als de base beschadigingen niet heel ernstig zijn, en de normale machinerie er mee kan dealen, dan wordt er ‘gewoon’ een nucleotide toegevoegd. Het kan alleen gebeuren dat er een verkeerd nucleotide wordt ingebouwd, dus in plaats van een C bijvoorbeeld een A. Als dit in de volgende cel wordt gerepliceerd, dan zit er een heel ander basepaar op de plek van de beschadiging: een mutatie. Een DNA laesie is geen mutatie. Een laesie wordt wel omgezet in een mutatie. Er is dan een verhoogde verandering van incorporatie van een ‘verkeerd’ nucleotide door het regulaire DNA polymerase.

Er zijn veel casussen waarbij de DNA replicatie wordt geblokkeerd. Dan is er een gat (gap) en een break. Hierbij wordt TLS toegepast: translesie synthese polymerases. Er is DNA schade, waarna de normale DNA polymerase wordt geblokkeerd en dissocieert van het DNA. TLP wordt dan gerekruteerd. TLP is het enzym dat TLS uitvoert. Bepaalde TLP’s zijn gewijd aan bepaalde soorten laesies en dan is het resultaat zonder fouten. Andere TLP’s ‘doen maar wat’, waardoor er misschien een verkeerde base wordt ingevoegd. Dit is altijd beter dan dat er helemaal niks gebeurt, zoals zou gebeuren als er geen TLP zou zijn.

Replicatie zorgt ervoor dat een breuk in een enkele streng DNA wordt veranderd in een breuk van een dubbele streng.

Abasische plekken en beschadigingen ontstaan door spontane reacties, van meestal endogene processen. Dit wordt gerepareerd door base-excisie reparatie. Als er één base verdwijnt, dan ligt de informatie er in feite nog, door de complementaire base die op de andere DNA streng te vinden is. Wat gebeurt er bij de reparatie van een a-purine of a-pyrimidine plek? AP-endonuclease knipt het DNA aan het 5’ uiteinde. DNA polymerase β voegt een nieuw nucleotide in. DNA ligase lijmt de strengen dan weer aan elkaar. Het gebruikt dus de informatie die nog ligt op de andere streng om de kapotte streng te repareren. Er zijn veel reparatie enzymen. Soms worden er specifieke herkenningspunten aan toegevoegd. Redundantie zorgt ervoor dat iets niet nogmaals wordt veranderd.

Nucleotide excisie reparatie van grote laesies. Een laesie door UV licht wordt herkend, waarna er wordt gezorgd dat de streng ontwonden wordt. Er wordt een duale incisie gemaakt, zodat het kapotte deel wordt verwijderd en er nieuwe basen aan geplakt kunnen worden. Hierna lijmt ligase de twee delen weer aan elkaar. Mensen met beschadiging in 24-32 nucleotide krijgen huidkanker (xeroderma pigmentosum). Deze simpele UV laesies kunnen dus niet goed hersteld worden. De laesies kunnen herkend worden omdat ze de replicatie vork blokkeren of omdat ze RNA synthese blokkeren.

De meest toxische laesie is de dubbelstreng breuk. Er kan dan geen gebruik meer worden gemaakt van de informatie op de andere streng, want op beide strengen is de informatie verdwenen of veranderd. Er zijn drie verschillende manieren om dit te repareren, maar de twee belangrijkste zijn:

1. Non-homologe recombinatie reparatie: als er een breuk is, dan worden de twee delen aan elkaar geplakt, zonder erbij na te denken wat er is verloren. De belangrijkste uitkomst is dat het DNA niet onderbroken wordt. Dit is heel vatbaar voor fouten en het gaat vaak samen met verlies van nucleotides op de plaats van de breuk. Belangrijk is dat recombinatie van twee gescheiden breuken kan resulteren in translocatie. De actie van DNA reparatie zelf is een potente bron van translocatie.

2. Homologe recombinatie reparatie. Bij een breuk tijdens de S-fase (daarin zijn de meeste breuken), dan kan het zuster chromatide worden gebruikt. De informatie van de beschadigde streng (beide strengen) is weg, maar de zuster chromatide heeft de informatie nog wel. Er moet dus informatie van de zuster chromatide worden verkregen. Er wordt eerst een incisie gemaakt waarna er invasie is van het zuster chromatide. Dit zuster chromatide kan werken als template. Hierdoor zijn er meestal geen fouten. In de absentie van HR, kunnen andere meer mutagene pathways gebruikt worden, maar deze hebben meer ongewenste consequenties.

HC 4 – Kanker genoom

De kanker genoom sequenties zijn gedetermineerd en er zijn veel genen geïdentificeerd. Na een tumor biopsie wordt het tumor genoom geanalyseerd. Hieruit haalt men een aantal dingen, op het gebied van voorspellen (welke medicatie?), prognose (wie heeft behandeling nodig?) en het farmacogenoom (welke dosis?).

Met genoom-wijde analyse van tumoren worden heel veel soorten tumoren onderzocht. Hier gaat het bijvoorbeeld om: transcriptoom (RNA), mutaties (DNA), epigenetische veranderingen (DNA methylatie), proteoom (proteïnes) en metaboloom (metabolieten).

Wat waren en zijn de technologieën om deze genoom-wijde analyse te doen? Ten eerste de ontwikkeling van microarrays. Hiermee kan men kijken naar de expressie van genen (RNA) en naar het aantal kopieën (DNA). Gen mutaties en epigenetische veranderingen die zijn verkregen tijdens de ontwikkeling van kanker, hebben tumor typespecificiteit en ze leiden tot gen expressie veranderingen van veel andere cellulaire genen. Men kan een aantal dingen ontdekken, namelijk de identificatie van weefsel afkomst, het onderscheiden van subtypen van tumoren, de sensitiviteit voor chemotherapeutische medicatie en het voorspellen van klinische uitkomst.

Genetische variatie in mannen:

• Polymorfisme: genetische variant in >1% van de populatie

• Inter-individu variatie (SNP): ongeveer 1/1000 basepaar

• Ongeveer 130.000 verschillen per chromosoom, waarvan de meeste in junk DNA en sommige in genen.

SNP’s: synonieme aminozuur verandering, waarbij er meestal geen functie verlies is.

Er zijn heel veel verschillende soorten mutaties, zoals deletie, insertie, inversie etc. Het kan gaan om meerdere genen en functionele elementen. Er is een gemarkeerde variatie in kopie aantal tussen etnische groepen.

Iedereen heeft ongeveer 3,7 miljoen varianten; 360.000 indels (insertie deleties) en 740 grote deleties. Er zijn 25000 non-synonieme varianten op geconserveerde posities. Verder zijn er 20-40 beschadigende variaties en 150 functieverlies varianten. Hoe vaak komt een dergelijke verandering voor in de populatie? Als de frequente allelen worden verwijderd, dan zijn er nog 130-400 non-synonieme varianten op geconserveerde posities.

Iedereen draagt mutaties met zich mee, in multipele genen. Het is afhankelijk van welke genen zijn geaffecteerd, wat het effect/de waarschijnlijkheid is op het ontwikkelen van kanker.

In een studie werd gekeken naar 3000 kanker monsters, van 26 verschillende subtypes. Er waren 158 regio’s van focale SCNV’s (korte of het hele chromosoom). In een typische kanker is 17% van het genoom versterkt en 16% verwijderd.

Met hoge dichtheid CGH (comparatieve genoom hybridisatie) kan helpen bij de analyse van somatische kopie-aantal veranderingen (SCNA’s).

Voor kanker studies zijn twee dingen gedaan: junk DNA sequencen óf de exonen sequencen. Met de exonen kan gekeken worden naar structurele componenten en naar punt mutaties.

Als er wordt gekeken naar het genoom bij bepaalde soorten kanker, dan zien we bepaalde chromosomen waar een aantal mutaties op zijn, en een paar chromosomen waarop heel veel mutaties zijn. Dit kan weergegeven worden met behulp van een 2D plattegrond van gemuteerde genen in kanker.

Er zijn drivers en passengers. Drivers hebben groei/overleving voordelen (non silent, functionele regio’s en kankergenen). Passengers hebben geen voordeel of nadeel en ze zijn random. Per tumor zijn er ongeveer 80 mutaties en minder dan 15 in drivers. 90% van de drivers is dominant (oncogeen) en 10% recessief. BRAf en EZH2 (oncogenen) en BAP1 (TSG) zijn gemuteerd in grote proporties van een bepaalde kanker. SETD2 en KDM5C (TSG) zijn gemuteerd in een kleine fractie van kanker in elke klasse.

Genetische heterogeniteit in tumoren. Er is een primaire tumor in de pancreas (intratumorale heterogeniteit) en er zijn dan verschillende kloons die metasteren naar bijvoorbeeld de lever (intermetastatische heterogeniteit). Er kan ook intrametastatische heterogeniteit zijn binnen de metastatische laesies. Ten slotte kan er interpatiënt heterogeniteit zijn, dus niet elke patiënt met een pancreas tumor heeft dezelfde mutatie in dezelfde genen.

Er zijn tumoren waarbij mutaties heel frequent zijn en waarbij mutaties heel zeldzaam zijn.

Kataegis is een patroon van gelokaliseerde hypermutatie die wordt geïdentificeerd in sommige kankergenomen. APOBECS zijn cytosine deaminases die deel zijn van het aangeboren immuunsysteem, dat beschermt tegen retrovirus en retrotransposon voortplanting.

Chromosoom herschikking in een neuroblastoom zorgt ervoor dat één chromosoom (5) in feite een zooitje is. Dit is chromothripsis. Dit is gelimiteerd tot een enkel chromosoom. Het komt voor bij 2-5% van kanker en bij 25% van osteosarcoma’s. Er is ontwrichting van multipele TSG’s en er is een enkel catastrofische gebeurtenis. Het mechanisme is onbekend. Er zijn wel ideeën, maar er is nog niks zeker. Alle tumoren waarin chromothripsis werd gevonden, was er p53 deficiëntie.

HC 5 – Normale hematopoïese

Het bloed heeft meerdere functies, namelijk:

1. Het voorzien van het lichaam van zuurstof en voedingsstoffen;

2. Het verzamelen van afvalproducten, zoals CO, zuur en metabolieten;

3. Het zorgen voor homeostase, van bijvoorbeeld temperatuur en pH;

4. Het vormen van de aangeboren en verworven verdediging.

Een persoon van 70 kg heeft ongeveer 5 liter bloed. Het bloed bestaat uit meerdere celtypes en uit plasma. De celtypes zijn erytrocyten (zuurstof transport), leukocyten (verdediging) en trombocyten (primaire hemostase). Het plasma bestaat uit allerlei stoffen, zoals water, elektrolyten, glucose, aminozuren, proteïnes, lipides, organische moleculen en gassen. Er zijn heel veel verschillende soorten proteïnes, zoals albumine (colloïd osmotische druk), immunoglobulines (verdediging), coagulatie cascade (secundaire homeostase) en gespecialiseerde proteïnes (voor bijv. transport).

De hematocriet meet de verhouding tussen rode bloedcellen en andere bloedcellen. Bij een vrouw is dit ongeveer 42% en bij een man ongeveer 45%.

Erytrocyten zijn ongeveer 7,5 micrometer in diameter en ze zijn 2,5 micrometer dik. In de cel zijn meerdere proteïnes die ervoor zorgen dat de erytrocyten hun vorm behouden. Er zijn drie parameters die gebruikt kunnen worden om de hoeveelheid erytrocyten te meten, namelijk de hemoglobine (Hb), de hematocriet (Ht) en de directe hoeveelheid erytrocyten (Ery).

Het hemoglobine is een groot proteïne dat bestaat uit 4 globineketens. Bij een volwassene zijn dit 2 α- en 2 β-ketens. Bij een foetus bestaat het hemoglobine uit 2 α- en 2 γ-ketens. Na de geboorte gaan de γ-ketens downreguleren en de β-ketens upreguleren. Een kleine hoeveelheid van de hemoglobine concentratie bij volwassenen bestaat uit α2-ketens. Foetaal hemoglobine noemt men HbF en volwassen hemoglobine is HbA. Hemoglobine bestaat verder uit vier heemmoleculen en uit vier zuurstof bindende factoren: Fe²⁺.

Erytrocyten hebben verschillende moleculen op de oppervlakte, zoals polymorfische enzymen van het AB0 systeem. Bij groep 0 zit er een bepaald eiwit vast aan de erytrocyt. Bij groep A zit er t.o.v. groep 0 een extra groep aan, namelijk N-acetylgalactosamine. Bij groep B zit er ook een extra molecuul aan en hier is het galactose. Deze twee extra groepen zitten vast aan H. Er zijn natuurlijk voorkomende IgM antilichamen tegen groep A en groep B.

Naast het AB0 systeem is het resus systeem, dat bestaat uit polymorfische proteïnes. Het resus allel (D allel) is immunogeen. Anti-D antilichamen worden geïnduceerd na blootstelling aan Rh+. Dit kan gebeuren bij een zwangere vrouw. Als de vrouw Rh- is en de baby Rh+ (door genen van vader) dan is er de mogelijkheid dat de vrouw anti-D antilichamen gaat vormen. Om deze reden wordt er al anti-D toegediend aan de zwangere vrouw.

Er zijn verschillende soorten granulocyten:

1. Neutrofielen zijn de belangrijkste soort. Deze cellen zorgen voor de fagocytose en het aanvallen van bacteriën. In het cytoplasma zijn ‘blabs’ te zien (rode punten). De granules van neutrofielen bevatten o.a. lysozymen.

2. Eosinofielen spelen een rol bij allergische reacties en bij de afweer tegen parasieten. In een eosinofiel zijn heel veel oranje puntjes. Ze stainen eosine, wat een oranje gestainde oplossing is.

3. Basofielen spelen ook een rol bij allergische reacties en bij de verdediging tegen parasieten. Ze laten histamine en andere mediatoren vrij. In de cel zijn donker paarse granules te zien.

Monocyten zijn ook belangrijk bij de fagocytose van bacteriën. Deze cellen secreteren cytokines, zoals TNF en IL-1. Verder doen ze aan antigeen processing en het presenteren aan T-lymfocyten. Ze spelen een rol in het adaptieve immuunsysteem.

Lymfocyten (B-cellen, T-cellen en NK-cellen) zijn belangrijk voor de antilichaam productie. B- en T-cellen hebben een cytotoxische rol. Verder doen deze cellen aan cel-cel signalering. De cellen spelen een rol in de antigeen specifieke afweer, tegen virussen.

T-cellen en NK-cellen hebben granules in zich, wat B-cellen niet hebben. Het is onmogelijk om T-cellen en NK-cellen te onderscheiden van elkaar.

Trombocyten spelen een rol in de primaire hemostase. Deze cellen binden aan de von Willibrand factor. Ze vormen een aggregaat via gpIIIb/IIIa receptor. Daarna is er release van mediatoren vanuit granules (PF4, TGFb), wat leidt tot de activatie van de coagulatie cascade.

Granulocyten hebben de kleinste levensduur, namelijk slechts 7-10 uur. Deze cellen hebben wel een hele hoge productie graad. Erytrocyten hebben een hele hoge levensduur, van wel 120 dagen. Trombocyten kunnen 7-8 dagen overleven, maar de productie graad is drie keer zo klein als die van granulocyten.

De foetus produceert eerst cellen in de dooierzak en hierna verplaatst de productie naar de lever en de milt. Na de geboorte verplaatste de productie zich naar het beenmerg. In een volwassene gebeurt dit ook in het beenmerg, van de bekken, het proximale einde van lange botten, in het sternum en in het axiale skelet. Net na de geboorte is er nog hematopoïese in alle botten, maar dit verandert al snel. Kinderen hebben al minder productie in de lange botten en volwassenen hebben geen productie in lange botten.

In het beenmerg zijn heel veel soorten cellen te zien, zoals erytrocyten, voorloper erytrocyten, granulocyten etc. Er is ook productie van bloedplaatjes. Bloedplaatjes zijn in feite celfragmenten, die ontstaan na de fragmentatie van voorloper megakaryocyten. Één van de belangrijkste cellen in het beenmerg, is de hematopoïetische stamcel. Elk mens heeft een gelimiteerd aantal stamcellen (ongeveer 10.000). Met deze stamcellen moet men het hele leven vooruit. De stamcellen zijn microscopisch niet te identificeren. Wel uiten deze cellen CD34. Alleen in diermodellen zijn ze functioneel te definiëren. Dit kan gedaan worden door stamcel transplantatie in een muis. In de ontvangende muis wordt eerst het eigen beenmerg uitgeschakeld, waarna de stamcel transplantatie wordt gedaan. Er gaan dan bloedcellen ontwikkelen. Er wordt dan een secundaire transplantatie gedaan. Er wordt beenmerg van de ontvangende muis weggenomen en in een derde muis getransplanteerd. Hetzelfde ontwikkelingspatroon zal dan weer aanwezig zijn.

Er is een theorie over de hematopoïetische differentiatie. Men denkt namelijk dat de stamcellen kunnen doen aan zelfvernieuwing. Dit betekent dat als een stamcel deelt, deze deelt in een andere soort cel en in een nieuwe stamcel. De andere soort cel kan via differentiatie en door stimuli ontwikkelen in verschillende soorten gedifferentieerde mature bloedcellen. De stamcel wordt een multipotente voorlopercel door allerlei factoren, zoals cytokines en groeifactoren. Hij kan namelijk in bijvoorbeeld een lymfocyten of een myeloïde voorlopercel differentiëren.

Beenmerg bestaat uit bloedcellen in verschillende stadia van de ontwikkeling en uit ondersteunend weefsel dat bekend staat als stroma. Mature bloedcellen persen zich door het endotheel heen en gaan naar de circulatie. Het stroma bestaat uit fribroblastachtige reticulaire cellen, collageenvezels en een extracellulaire matrix.

In de klinische praktijk zijn een aantal groeifactoren:

1. Erythropoietine/Darbepoietine (Epo). Dit wordt gebruikt bij renale anemie, chronisch nierfalen en bij myelodysplasie. Epo wordt geproduceerd in de nieren.

2. G-CSF (Filgrastime en Pegfilgrastime). Dit wordt gebruikt bij granulocytopenie. Het is een granulocyt kolonie stimulerende factor.

3. GM-CSF (Sargramostime). Deze factor wordt niet vaak gebruikt, maar het kan worden gebruikt voor immuunstimulatie.

4. TPO (Romiplostime en Eltronbopag). Dit is een trombopoietine. Dit wordt gebruikt bij ernstige immuuntrombocytopenie (ITP).

Met een geautomatiseerde hematologie analyse kan het Hb level, het leukocyt level en het bloedplaatjes level getest worden. Deze machines kunnen honderden monsters analyseren binnen een uur. Door middel van lichtstralen wordt er onderscheid gemaakt tussen de verschillende bloedcel types. In een ‘grafiek’ staat op de x-as de forward light scatter en op de y-as de side scatter. De forward light scatter is gebaseerd op het feit dat hoe groter een cel is, hoe meer tijd het kost om door deze lichtstraal heen te gaan. Dus granulocyten doen er langer over dan lymfocyten, want ze zijn groter. Erytrocyten doen er heel kort over, doordat ze zo klein zijn. Bij de side scatter gaat het om de zijwaartse distributie van licht. Deze wordt hoger wanneer de cel/nucleus een irregulaire vorm heeft en als er bijvoorbeeld granules in zitten. Hierdoor worden de lichtstralen namelijk verspreid over verschillende hoeken. Van granulocyten is deze dus heel hoog en bij bijvoorbeeld lymfocyten heel laag. Lymfocyten hebben namelijk een gladde nucleus en geen interne granules.

Het onderzoeken van beenmerg wordt gedaan om aanvullende informatie te krijgen over diagnostische aanwijzingen die worden gezien in het perifere bloed. Er kan bijvoorbeeld gekeken worden of er een verhoging of verlaging is van rode bloedcellen, witte bloedcellen of bloedplaatjes. Voor het stellen van bepaalde diagnoses, is onderzoek van het beenmerg noodzakelijk. Voorbeelden hiervan zijn sommige types anemie, neutropenie, leukemie, tumoren, opslag ziektes en bepaalde infecties. Bloedcellen kunnen afgenomen worden bij de crista iliaca superior posterior.

Voor het onderzoeken van beenmerg zijn er meerdere technieken. Men kan namelijk enkele cellen bekijken of men neemt een biopsie van beenmerg weefsel (bot en cellen). Als men kijkt in een beenmerg holte (vorm van een honingraat), dan kunnen bepaalde cellen op bepaalde locaties gevonden worden:

• De vroege myeloïde voorlopercellen langs de trabeculae.

• Megakaryocyten bij de rand van de bloedsinus.

• Erythroïde voorlopercellen liggen er in clusters tussen.

Door middel van een aspiratie bekijkt men dus enkele cellen (cellulair niveau). Men kan de cellen goed onderscheiden, de myeloïde:erythroïde ratio berekenen, het aantal megakaryocyten beoordelen, de aanwezigheid van andere cellen waarnemen, de ijzer opslagplekken zien, de aanwezigheid van bacteriën zien etc. Door middel van een biopsie kan men kijken naar de architectuur van het beenmerg, de rode merg/vet ratio, de abnormale cellen, de abnormale structuur en naar de immunohistochemie.

Bij een beenmerg punctie wordt het merg op een plaatje gelegd. Hierna wordt er merg staining gebruikt (MGG), waarna het geanalyseerd kan worden met behulp van een microscoop.

Er zijn een aantal diagnostische testen. Één daarvan is hematomorfologie/cytologie. Dit gebeurt met behulp van een microscoop en gestainde cellen. Men bekijkt het cytoplasma en de nucleus. Celtypes worden onderscheiden op basis van morfologische criteria. De sensitiviteit is 1%, oftewel 1 op de 100 cellen is abnormaal. Hierbij zijn drie begrippen belangrijk: expertise, ervaring en patroon herkenning.

Een andere diagnostische test is immuun fenotypering. Dit gaat met behulp van een FACS machine en met gestainde cellen. Men kijkt naar het eiwit celmembraan, het cytoplasma en de nucleus. Celtypes worden onderscheiden op basis van de aan- of afwezigheid van proteïnes/antigenen. Op basis van de eiwitten op een celmembraan kan men bedenken of een cel een mature of immature cel is. B- en T-cellen hebben andere eiwitten op het celmembraan en op die manier kunnen deze cellen onderscheiden worden. De sensitiviteit is 0,01-0,001%. Met deze test kan men veel meer cellen zien dan met hematomorfologie. Deze test is gebaseerd op de binding van antilichamen met antigenen. Er wordt een fluorochrome gebruikt. CD36 zit op erytrocyten. CD19 en CD10 zijn markers voor B-cellen. CD117 en CD13.33 zijn markers voor myeloïde cellen. Met behulp van een flow cytometer en een laser, kan de fluorescentie gedetecteerd worden. Er kan dan namelijk een licht golflengte gedetecteerd worden, waarna er data analyse is. Acute myeloïde leukemie kan met behulp van deze test vastgesteld worden.

Een derde diagnostische test is cytogenetica. Hierbij wordt gestaind op DNA/chromosomen. Dit kan alleen in de metafase of interfase. In de metafase moet er celdeling gebeuren en hierbij maakt men gebruik van R banding. In de interfase is er geen celdeling nodig en gebruikt men FISH. Deze test kan maar weinig cellen laten zien en kan ook geen onderscheid maken tussen celtypes. De sensitiviteit is 10% of tussen de 1-2%. De sensitiviteit is dus niet heel hoog. Bij FISH is het zo dat als er twee probes (genen) fuseren, dat er dan fluorescentie is.

Ten slotte is er nog moleculaire diagnostiek. Hierbij wordt gekeken naar specifieke delen van het DNA/RNA van cellen. Er is geen onderscheid tussen verschillende celtypes. Men begint met meer dan 5 miljoen cellen. Er is onderscheid door DNA/RNA ‘probes’, waardoor er een biased benadering is. Men gebruikt probes die nodig zijn om naar bepaalde gedeeltes te kijken. Er wordt gebruik gemaakt van PCR. De sensitiviteit is 0,01-0,001%. Men gebruikt dit bijvoorbeeld bij de behandeling van chronische myeloïde leukemie (CML).

HC 6 – Algemene principes van kanker ontwikkeling 1

Een normale cel wordt niet in één stap veranderd in een kankercel. Dit kost een aantal stappen.

Neoplasma betekent letterlijk ‘nieuwe groei’ en een neoplasma is een tumor. Een tumor is een zwelling en het kan een neoplasma of een inflammatie zijn. Kanker is een maligne neoplasma, waarbij er autonome groei door irreversibele (epi)genetische veranderingen in cellen is. Er is dan klonale expansie. In de normale situatie is er ook celdeling, waarbij de cel in twee dochtercellen deelt. Als er celschade is, en er zijn genetische alteraties, dan is er normaal apoptose zodat de abnormale cel doodgaat. Bij kankercellen is er stapsgewijze ontwikkeling, waardoor allerlei mutaties ertoe leiden dat er ongecontroleerde groei is.

In tumoren kan de proliferatieve pool en de nonproliferatieve pool onderscheiden worden. In de nonproliferatieve pool liggen cellen in rustfase (G0 fase), die niet dood zijn, maar ze liggen te wachten op een signaal om te gaan groeien. In de proliferatieve pool liggen cellen die wel prolifereren en zorgen voor dochtercellen. In deze cellen kunnen andere mutaties ontstaan. De behandeling (radio- of chemotherapie) is geconcentreerd op de proliferatieve pool, waardoor het belangrijk is om deze twee pools uit elkaar te houden. Het is niet makkelijk om de cellen in de nonproliferatieve pool te doen.

Voordat men tot een klinische fase van het detecteren van de tumor komt, is men al ver weg van het begin. Het is zo dat één gram weefsel tien biljoen cellen representeert. Het proces van de normale cel, de transformaties en de klonale evolutie heeft al plaatsgevonden. Een tumor is dus per definitie een heterogene cel populatie. Mutaties vinden plaats in verschillende cel fracties, wat leidt tot een heterogene compositie van cellen, met sommige fracties met mutatie A en andere met mutatie B. Dat is ook één van de problemen in de behandeling van kanker, want niet alle cellen hebben dezelfde mutatie/alteratie en daardoor zijn ze niet even sensitief voor de behandeling. Er kan dan bijvoorbeeld uitgroei zijn van cellen die ongevoelig zijn voor therapie A.

Een ander probleem in klonale evolutie in tumorcellen is vertakte ontwikkeling. Dit betekent dat de ontwikkeling plaatsvindt en doorgaat in verschillende delen van een ‘boom’, wat leidt tot een verhoging van de heterogeniteit van de cellen en de compositie van de tumor. Dit is een heel oud idee, dat al beschreven werd door Darwin. Er is dus een heterogene compositie van de primaire tumor en er zijn tumorcellen die kunnen gaan metastaseren.

Kanker is de naam voor elke maligniteitsziekte in mensen. Tumoren worden geclassificeerd en benoemd op basis van bepaalde dingen:

• De locatie van de tumor;

• Het weefseltype dat betrokken is in het transformatie proces. Epitheeltumoren zijn bijvoorbeeld carcinoma’s en mesenchym tumoren zijn sarcoma’s. Sarcoma’s komen heel frequent voor. Vetcel tumoren zijn liposarcoma’s en bottumoren zijn osteosarcoma’s. Een adenocarcinoom is een tumor die ontstaat in kliefweefsel.

De kanker incidentie is bij mannen en vrouwen verschillend. Bij mannen komt er voornamelijk prostaatkanker, longkanker en colon/rectumkanker voor. Bij vrouwen komt er vooral borstkanker, longkanker en colon/rectumkanker voor. Sterfte is er bij beide geslachten voornamelijk door longkanker.

Bij de benaming van een tumor kunnen er verschillende prefixen gebruikt worden, namelijk: adeno- (klier), chondro- (kraakbeen), erythro- (rode bloedcel), hemangio- (bloedvaten), hepato- (lever), lipo- (vet), lymfo- (lymfocyt), melano- (pigmentcel), myelo- (beenmerg), myo- (spier) en osteo- (bot).

Er zijn meerdere classificaties voor tumoren. Er is een gedragsclassificatie die onderscheidt maakt tussen benigne of maligne. Daarnaast is er een histogenetische classificatie die onderscheid maakt op basis van de afkomst van de cel. De precieze classificatie van individuele tumoren is belangrijk voor het plannen van de behandeling.

Maligne tumoren worden gekarakteriseerd door een aantal dingen: invasie in het omringend weefsel (niet scherp begrens), snellere proliferatie (hogere mitotische graad), de cellen lijken abnormaal en zijn polymorfisch, de nucleus is heel groot, en er is necrose in het centrum van de laesie. Een benigne tumor heeft een scherpe begrenzing, de cellen lijken normaal en de proliferatie is veel lager.

Kankercellen hebben een irregulaire nucleus, want de genetische veranderingen worden morfologisch gereflecteerd in de nucleus. Verder is er een smal cytoplasmisch volume in vergelijking met de nucleus, er is variatie in celgrootte en in vorm, er is geen georganiseerde rangschikking van cellen en er is een slecht gedefinieerde tumor grens.

Een benigne epitheelcel tumor is een –oma en een maligne is een –carcinoma. Een benigne mesenchym tumor is een –oma en een maligne is een –sarcoma. Een leiomyoma is een gladde spiercel tumor.

Kanker ontwikkelt zich in meerdere stappen. Eerst is er proliferatie en daarna zijn er atypische cellen. Hierna vindt er invasie plaats en metastasering, waardoor er een maligne tumor ontstaat. Op het moment dat cellen door het basaal membraan in het omringende weefsel invaseren, dan is er kanker. In veel organen is er een stapsgewijze vorming van kanker die goed geobserveerd kan worden. Cervicale kanker wordt geïnduceerd door HPV. HPV is een oncogeen virus dat de epitheelcellen van de cervix affecteert. Dit leidt tot proliferatie in het epitheliale gedeelte van de cervix. Normaal is er alleen proliferatie in de basale laag en daarna differentiatie naar de oppervlakte. Na genetische alteraties geïnduceerd door HPV is er een stapsgewijs proces van milde dysplasie. CIN is cervicale intra-epitheliale neoplasie. Er is CIN1, CIN2 en CIN3. Een cervicale screening test kan worden gedaan door te borstelen langs de cervicale oppervlakte. De verkregen cellen worden dan bekeken met behulp van een microscoop. De kankercellen zullen pas zichtbaar zijn na CIN2. Screening via deze methode is bedoeld om mensen te vinden in de CIN2/CIN3 fase. Als dit gebeurt, kan er premaligniteiten behandeling gedaan worden. Er is abnormaliteit in de maturatie van de epitheliale laag die kan transformeren in een tumor als er in die fase genetische alteraties ontstaan.

In andere organen geldt hetzelfde verhaal. In de borst bijvoorbeeld is er normaal epitheel in rust en dit start te prolifereren door genetische veranderingen. Dit kan leiden tot eerste benigne proliferatieve veranderingen. Als er accumulatie van genetische alteraties is, dan kan er atypische hyperplasie zijn en dan ontstaat er een invasief carcinoom. In het colon kan er een vroege adenoom of een dysplasie crypte zijn. Deze verandert in een laat adenoom en daarna in een cardinoom. Hierna volgt metastase. Bij screening op colonkanker wordt er gezocht naar patiënten in de premaligne fase van de ziekte. Dit betekent in het stadium van het adenoom. Deze patiënt wordt niet gevonden door middel van symptomen, want die zijn er nog niet. Wel kan een dergelijke patiënt opgespoord worden door middel van endoscopie of via bloed in de feces. Als dit bloed in de feces is gevonden, dan gaat men een colonscopie doen. Bij borsttumoren probeert men een patiënt te vinden met een ductaal carcinoom in situ. Dit is gebaseerd op het feit dat er in een dergelijk carcinoom centraal necrose is. Secundair aan deze necrose kan er ook calcificatie zijn. Calcificatie kan geobserveerd worden door een borst radiogram (X-ray).

HC 7 - Algemene principes van kanker ontwikkeling 2

Bij lokale invasie is er eerst dysplasie, waarna de cellen door het basaal membraan gaan infiltreren. Als de cellen in vaten komen, dan wordt het maligne. Verder kunnen er metastasen zijn. In het onderliggende stroma, waarin de tumorcellen komen na infiltratie door het basaal membraan, liggen T-lymfocyten. Deze cellen worden aangetrokken, doordat ze weten dat de tumorcellen niet normaal aanwezig zijn in het weefsel. Ze zullen dus proberen de tumorcellen aan te vallen en te vernietigen. Waarschijnlijk zijn het cytotoxische T-cellen. In het stroma kunnen de tumorcellen zuurstof vanuit de bloedvaten krijgen en ze kunnen ook in de bloedvaten komen, zodat ze kunnen transporteren naar andere organen.

Invasie gaat in drie stappen:

4. Celen binden zich vast aan de matrix;

5. Matrix degradatie door proteïnases. Metalloproteïnases (MMP’s) zijn hierbij heel belangrijk. De tumorcellen hebben dan namelijk de mogelijkheid om in het omringende zachte weefsel te gaan. Proteases worden geproduceerd door de tumorcellen. Kanker probeert de omgeving te bederven. Kankercellen groeien niet makkelijk in de arteriewanden, omdat deze heel dik zijn. Ze kunnen wel makkelijker in de lymfevatwanden gaan.

6. Voortbeweging.

De tumorcellen produceren allerlei groeifactoren.

Op welke manieren kunnen tumoren metastaseren?

• Via lymfatische verspreiding – de extracellulaire lymfeknopen zijn de eerste lymfeknopen bij borstkanker. Afhankelijk van de locatie van de primaire tumor kan men voorspellen wat de geprefereerde locatie van de lymfatische metastase is.

• Hematogene verspreiding – dit gaat via de bloedvaten en het is secundair. De meeste metastases gaan namelijk primair via lymfe en secundair via bloedvaten. Dit is niet altijd zo, want primair kan ook via bloedvaten gaan. –sarcoma’s metastaseren eigenlijk altijd via bloedvaten. De meerderheid van –carcinoma’s zaait primair uit via lymfeknopen.

• Direct uitzaaien naar de lichaamsholtes en oppervlaktes.

LVSI is lymphatic vessel space invasion. De prognose van patiënten met LVSI is slechter.

Het is heel belangrijk om epitheel en mesenchym tumoren van elkaar te onderscheiden in verband met de therapie. Dit kan gebeuren via morfologie (microscoop), immunohistochemistry (bij het mesenchym: keratine en bij SMC: desmine) en door moleculaire analyse (gen alteraties). Na typeren gaat men de tumor graderen (grading). Dit systeem is gebaseerd op de maturatie of de differentiatie, onder de microscoop. Histologisch graderen geeft een indicatie over de gelijkheid tussen de tumorcellen en de normale cellen. Nucleair graderen kijkt naar de grootte en vorm van de nucleus, en naar de aanwezigheid en hoeveelheid delende cellen (mitose).

Graderen is moeilijk en het heeft een hoge interobserver variatie (ongeveer 30%). Hoe meer graderingen er zijn, hoe groter deze variatie zal zijn. Graderen kan heel simpel gedaan worden (hoge of lage graad) of het kan moeilijker gedaan worden (5 of 6 graden).

Een lagere gradering heeft een betere prognose en een hogere gradering heeft een slechtere prognose. Dit is heel belangrijk voor de behandeling van bijvoorbeeld primaire breintumoren, lymfoma’s, borstkanker en prostaatkanker. Elke behandeling heeft bijwerkingen en het gaat altijd om de balans tussen ‘is het goed om de kankercellen te behandelen’ en ‘wat is de collaterale beschadiging voor de patiënt’. De behandeling is namelijk (waarschijnlijk) toxisch. De clinicus wil om deze reden zo veel mogelijk ingelicht worden over het biologische gedrag van de tumor, wat kan via gradering.

Gradering systemen zijn verschillend voor verschillende kankertypes. Er is dus geen universeel systeem dat gebruikt kan worden elke tumor. Men kijkt naar de mitotische index, de tubulus formatie en de nucleaire atypie. Hieruit kan een graad 1, 2 of 3 komen.

Het grote probleem van gradering is de interobserver variatie. Dit kan er namelijk voor zorgen dat een patiënt anders behandeld wordt bij de ene arts dan bij de andere arts. Men probeert andere systemen te creëren, zodat de problemen worden opgelost. Andere systemen kunnen bijvoorbeeld werken op basis van DNA inhoud, specifieke gen veranderingen of gen expressie array’s.

Borstkanker kan ontstaan door een gemuteerd TP53. Dit is een anti-apoptotisch gen. Als dit gen gemuteerd is, dan zullen cellen niet meer in de apoptotische fase komen. TP53 proteïne kan gestaind worden. De patiënten met een mutatie in TP53 hebben een veel slechtere prognose dan de patiënten met normaal TP53 (wild-type). Deze soort genetische informatie wordt soms ook gebruikt bij het beslissen of een behandeling wel of niet gestart wordt.

Mammaprint is een gen expressie array. Deze test kan gedaan worden bij patiënten met borstkanker. De informatie die men krijgt is heel specifiek. Men neemt een array en hierop doet men RNA van de tumor. De niveaus van genexpressie van 70 genen kunnen een patiënt met een goede en een slechte prognose onderscheiden.

De MINDACT-trial vergelijkt het 70-gen teken met de normale klinisch-pathologische criteria. De essentie is dat mensen geclassificeerd worden op hoog of laag risico, door te kijken met een microscoop, door receptorstatus of door een gen expressie profiel. Het is een heel belangrijke trial om te illustreren, demonstreren en bewijzen dat het genexpressie profiel een voorspellende waarde heeft bij borstkanker.

Kanker staging bepaalt de omvang van de verspreiding van de ziekte. Als er een patiënt is met een maligne tumor, dan moet men dit weten voor de behandeling. Het gaat er dan om of dat de tumor nog maar in één orgaan zit of dat er al metastasen zijn. Als er metastasen zijn, zal de behandeling namelijk anders zijn. Bij een solide tumor is het belangrijk om te kijken naar lokale verspreiding, via lymfevaten. Bij hematologische Maligniteiten wordt gekeken naar de omvang van de ziekte en naar de invloed op de functie van normaal beenmerg. De staging procedures zijn hierbij heel anders dan bij een solide tumor. Bij een solide tumor gebruikt men de TNM classificatie. Dit betekent Tumor, Nodes, Metastases.

Staging is belangrijk voor het plannen van de behandeling, voor de prognose, voor het identificeren van klinische trials/studies (sommige studies kunnen een tumor alleen maar in een vroeg stadium ontdekken, maar dan moet men wel weten dat het om een vroeg stadium gaat), voor vergelijkingsmogelijkheden tussen instituten en voor communicatie.

Er is geen uniek staging systeem. De meerderheid van de tumoren wordt gestaged via de TNM classificatie. Normale staging elementen zijn:

5. Locatie van de primaire tumor;

6. Tumor grootte en aantal tumoren;

7. Lymfeknoop betrokkenheid;

8. Celtype en tumor gradering;

9. Aanwezigheid of absentie van afgelegen metastase.

TNM:

• T-status is de omvang van de tumor.

  • T1-T4. T1 is het kleinst en T4 is het grootst.

• N-status is de regionale lymfeknoop betrokkenheid.

  • N0 (geen betrokkenheid), N1 (lymfeknopen dichtbij), N2 (lymfeknopen ver weg). Soms is er zelfs N3 en N4.

• M-status: afgelegen metastases.

  • M0 (afwezig) en M1 (aanwezig).

HC 8 - Algemene principes van kanker ontwikkeling 3

Andere staging systemen zijn:

• Ann Arbour, voor lymfoma’s

• Duke’s classificatie, voor colon kanker

• Breslow schaal en Clark’s level, voor een melanoom

• FIGO, voor gynaecologische tumoren

Nevus is een benigne tumor van de melanocyten (een moedervlek). Een melanoom is een maligne tumor. Een dik melanoom geeft veel prognostische informatie over het biologische gedrag. Als een melanoom 3-4 mm dik is, dan neemt de kans op uitzaaiingen toe.

FIGO is er dus voor gynaecologische tumoren, zoals bij de cervix, de vulva en het endometrium. Er wordt dan geen TNM staging gebruikt. Deze soorten tumoren worden niet gestaged door middel van CT of MRI, ze worden slechts klinisch gestaged. Een lage staging zegt dat het een gelimiteerde ziekte is. Bij een hoge staging is er een behoorlijke ziekte. Dit laatste heeft dus een slechtere prognose.

Hoe kan men stagen?

• Fysieke testen, zoals examinatie, kijken en luisteren.

• Afbeeldende studies: X-Ray, ultrasounds, CT, MRI, PET.

• Laboratorium testen: bloed, urine, AST/ALT, tumor markers.

• Pathologische verslagen: biopsie en cytologie.

• Chirurgische verslagen.

Nieuwe therapeutische opties kosten heel veel geld. Hierbij gaat het bijvoorbeeld om heel dure medicijnen.

Bij staging moeten er nog andere factoren worden meegenomen, want er zijn nog andere factoren die invloed hebben op de prognose:

3. Prestatie score

4. SES

5. Histologie en gradering van de tumor

6. Expressie van groeifactor receptoren: HER 2. HER2 receptoren zijn op de membranen aanwezig van tumorcellen bij patiënten met borstkanker.

Stage migratie: het classificeren en staging van een tumor hangt af van hoe goed men kijk en kan kijken om metastases te vinden. Het is afhankelijk van een aantal factoren, zoals afbeelding resolutie, modaliteiten en technische procedures. De tijdsperiode waarin de diagnose werd gesteld, is ook belangrijk. Een stage 1 patiënt uit 1970 is nu niet meer een stage 1 patiënt. Dit heeft te maken met de oudere en slechtere technieken in 1970. Het Will Rogers fenomeen is ook stage migratie.

Stel er zijn patiënten met een gelokaliseerde tumor en patiënten met een metastatische ziekte. Deze diagnoses zijn gesteld in de jaren 70. Nu gebruikt men een PET- en CT-scan in deze populatie en men vindt dat sommige micro-metastasen hebben en dat ze geen gelokaliseerde tumoren hebben, zoals men daarvoor dacht. De prognose van de patiënten met een gelokaliseerde tumor zal dan stijgen en de prognose voor de patiënten met een metastase ook.

HC 9 – Long kanker – Non-Small Cell Lung Cancer (NSCLC)

Longkanker is een verschrikkelijk type kanker met een slechte prognose, zelfs als de patiënt zich nog in de vroege fase van de ziekte bevindt. Normaal gesproken heeft een patiënt in de vroege fase namelijk een goede prognose. Meer dan 90% van de patiënten met longkanker heeft gerookt of rookt. De incidentie van longkanker in Nederland is 9000 nieuwe patiënten per jaar. De mortaliteit is 8000 per jaar. Curatief betekent dat er intentie is om de patiënt te genezen en er wordt geprobeerd om de patiënt beter te maken. De andere situatie is de palliatieve situatie, waarin de kanker al door het hele lichaam zit, waardoor het niet meer mogelijk is om de patiënt te genezen. Vier van de vijf patiënten is mannelijk en 25% van alle patiënten bevindt zich in de curatieve fase. Van deze 25%, geneest slechts 25%. De incidentie van longkanker is het hoogst op hogere leeftijd. Bij mensen van jonger dan 45 jaar, komt longkanker praktisch niet voor.

Rokers hebben een veel hoger risico op het krijgen van longkanker. Ook passieve rokers/meerokers hebben een hoger risico op het krijgen van longkanker. Het relatieve risico voor deze groep is 1,14-5,2. Andere risicofactoren zijn alcohol, asbest en genen die een verhoogde vatbaarheid op longkanker geven. Hierbij gaat het om dragers van een TP53 mutatie. Andere genen die een rol kunnen spelen zijn genen op locus 6q23-25p.

De presentatie van de longkanker en de klachten hangen af van de locatie van de primaire tumor en van de grootte van deze tumor. Hoe centraler de tumor zit, hoe meer klachten er zullen zijn van bijvoorbeeld dyspneu (doordat de tumor de trachea blokkeert), hoesten en pneumonie. Bij een perifere tumor hoeven er niet altijd symptomen te zijn. Deze tumoren worden vaak pas symptomatisch als ze heel groot zijn, of als ze de thoraxholte in groeien. Een ‘pancoast’ tumor is een tumor in de long, die ook in de thoraxwand gaat zitten en groeit naar bijvoorbeeld het zachte weefsel van de nek. Als de tumor in de sympathicus gaat zitten, dan kan het Horner’s syndroom ontstaan.

Het is belangrijk om een longkanker tumor te typeren. De behandeling hangt namelijk af van het type tumor. Vroeger was er alleen een SCLC (20%) en een NSCLC (80%). Een SCLC was een tumor die bestond uit kleine cellen, met kleine kernen en een klein cytoplasma. De NSCLC is heel groot en omvat allerlei tumoren:

5. Plaveisel cel carcinoom (SCC / squamouscell carcinoma) – er is dan plaveiselcel differentiatie, wat herkend kan worden door celgroei en door het celpatroon.

6. Adenocarcinoom (AC) – dit is een voorloper van een maligne epitheeltumor met klierformatie.

7. Adenoplaveiselcel-carcinoom (ASC / adenosquamous-carcinoma)

8. Grote cel neuro-endocriene carcinoom (LCNEC / large cell neuroendocrine carcinoma)

9. Ongedefinieerd carcinoom (UC / undifferentiated carcinoma)

Deze subtypes zijn heel belangrijk omdat de clinicus deze informatie wil hebben als hij een therapie aan het plannen is. Bij een NSCLC is operatie in de vroege fase de eerste therapie keuze. Op een histologische afbeelding kan een SCLC herkend worden door cellen met kleine nuclei en (bijna) geen cytoplasma.

Staging van SCLC is anders dan die van NSCLC. Er zijn heel veel staging systemen en niet elke tumor wordt gestaged met een TNM classificatie. Er is nu wel een beweging die probeert te zorgen dat uiteindelijk alle tumoren gestaged worden door middel van TNM, maar dit is nu nog niet zo. De prognose is voor SCLC en voor NSCLC slecht.

We gaan kijken naar de verschillen tussen een plaveiselcel carcinoom en een adenocarcinoom. Dit is geen zwart wit verhaal. De meerderheid van de plaveiselcel carcinomen ontwikkelt zich in het centrale deel van de bronchi. Een adenocarcinoom ontwikkelt zich meestal in de periferie van de longen. Bij een plaveiselcel carcinoom is er eerst normaal epitheel met ciliën, waarna er metaplasie is naar plaveisel epitheel. Dit komt bijvoorbeeld door roken. Hierna is er dysplasie, wat kan leiden tot een invasieve tumor. Bij een adenocarcinoom is er eerst normaal epitheel, waarna er atypische adenomateuze hyperplasie is. Dit leidt tot invasieve kanker.

In kanker zijn er veel voorkomende moleculaire veranderingen. Er zijn heel veel genen bij betrokken, zoals oncogenen, reparatie genen, tumorsuppressor genen etc. Dit is ook het geval bij longkanker. Een voorbeeld is EGFR.

Vroeger werd er bij NSCLC onderscheid gemaakt tussen plaveiselcel carcinomen, adenocarcinomen en grote cel carcinomen. Later kwam men erachter dat een deel van de NSCLC een EGFR mutatie had. Deze tumoren kunnen behandeld worden, want ze zijn gevoelig voor gefitinib, erlotinib en cetuximab. Nu zijn er al heel veel verschillende soorten NSCLS’s bekend, waarbij overal een andere mutatie aanwezig is.

K-ras mutaties komen vaker voor dan EGRF mutaties. K-ras is dus frequent betrokken bij de ontwikkeling van longkanker. De frequentie van de mutatie hangt af van de studie populatie. Onder Aziaten is deze mutatie namelijk kleiner dan onder de rest van de wereld. Bij de EGFR mutatie is dit juist andersom. Verder is het zo dat beide mutaties minder voorkomen bij rokers, dan bij niet-rokers. Waarom dit zo is, weet men niet.

Het EGFR/KRAS pathway werkt als volgt: als er een heterodimer is, dan wordt het kinase geactiveerd, waarna er proliferatie van RAS is. Als er een mutatie is in EGFR, dan is het groei stimulatie pathway constant geactiveerd.

Er zijn verschillende diagnostische methodes. Voor het opsporen van een primaire tumor, kan men gebruik maken van bronchoscopie (cytologie) of een transthoracale biopsie (histologie). Verder kan er gebruikt worden van mediastinale lymfeknoop staging en van een PET-scan.

Een biopsie kan het onderscheid maken tussen een SCLC en een NSCLC. Als er sprake is van een NSCLC, dan moet er ook een subtype bepaald worden. Er is een drie stappen benadering. Eerst is er morfologie door HE of mucine staining. Daarna wordt er immunohistochemistry gedaan. Ten slotte doet men moleculaire genen analyse.

Bij een bronchoscopie kan men een primaire tumor ontdekken. Hierbij gaat men met een bronchoscoop de trachea in, om te zoeken naar een tumor.

Bij longkanker start de metastase in het mediastinum. Lymfeknopen onderzoek van de mediastinale lymfeknopen is daarom de eerste procedure bij longkanker. Vroeger ging dit door middel van een incisie en een scoop. Nu gebruikt men de CT-scan, een mediastinoscopie (histologie) of een endo-echo met Fine Needle Aspiration (cytologie). Als er een verdachte lymfeknoop is, dan kan men een stukje weefsel wegnemen met een naald om dit te kunnen onderzoeken.

Door middel van cytologische analyse kan gezocht worden naar cellen met een hoge nucleus/cytoplasma ratio, irregulaire nuclei en prominente nucleoli. Dit zijn allemaal karakteristieken van een maligniteit. Als dit wordt gevonden, dan is er metastase naar de mediastinale lymfeknopen.

De laatste jaren wordt de PET-scan steeds vaker gebruikt voor de staging van tumoren. PET betekent positron emissie tomografie. Er wordt gebruik gemaakt van fluorescerend gelabeld glucose. Het metabolisme in de tumorcellen is hoger dan in de normale cellen en dit gegeven wordt gebruikt bij de PET-scan. Het is een goede manier om mensen met NSCLC te stagen. Daarom is het nu ook onderdeel van de standaard procedure bij een patiënt met NSCLC.

Staging op basis van de TNM classificatie is een combinatie van de grootte van de tumor, de betrokkenheid van lymfeknopen en de aanwezigheid van verder gelegen lymfeknopen. Hoe groter de tumor, de lymfeknoop betrokkenheid en de lymfeknopen zijn, hoe meer verspreid de tumor is. Dit zegt ook dat de staging hoger is en dat de prognose slechter is. Alleen in de vroege stadia is er nog operatie mogelijk en slechts 25% van alle patiënten bevindt zich in die situatie. Als alle stadia hoger worden, dan is er geen mogelijkheid meer op het genezen van de patiënt. De enige reden die er dan nog is om te behandelen, is het vergroten van de overleving.

Een operatie bij longkanker is in feite heel makkelijk. Normaal gesproken wil men bij oncologie de kanker verwijderen met een stuk normaal weefsel eromheen. Bij longkanker kan ‘gewoon’ een lob van de long verwijderd worden. Als de tumor zich in twee lobben bevindt, dan kunnen beide lobben of de hele long weggehaald worden. Dit is natuurlijk niet altijd mogelijk, want er zijn patiënten die niet met maar één long kunnen leven. Dit zijn bijvoorbeeld patiënten die al longbeschadigingen hebben door bijvoorbeeld rookschade.

In een pathologisch verslag moeten bepaalde dingen gezet worden, zoals het type tumor (morfologie), de diameter van de tumor, de bronchus resectie marge, de relatie tot de pleurale oppervlaktes en of de lymfeknopen tumor negatief of positief zijn.

Als de patiënt in een hoger stadium komt, dan kan er chemotherapie en/of radiotherapie gebruikt worden. Het principe van deze behandelingen is dat er intentie is om de tumorcellen te verwoesten, door extra DNA beschadigingen te veroorzaken in de tumorcellen.

Gekeken naar de vier stadia die er zijn bij NSCLC, is de prognose heel slecht. Bij stadium 1 leeft nog 38% van de patiënten na 5 jaar. Bij stadium 2 is dit 20%, bij stadium 3 8% en bij stadium 4 nog maar 2%.

Men probeert persoonlijke medicijnen te ontwikkelen, door de medicijnen te richten op heel specifieke celprocessen, eiwitten en genen.

Als een patiënt positief is voor een EGFR mutatie, dan kunnen er twee behandelingen gebruikt worden: een EGFR inhibitor of chemotherapie. De behandeling met een EGFR inhibitor heeft een betere overleving dan behandeling door middel van chemotherapie.

Het is belangrijk om EGFR of KRAS mutaties vast te stellen bij een biopsie. Dit is voornamelijk heel belangrijk bij patiënten die niet meer geopereerd kunnen worden.

Patiëntdemonstratie – Long kanker

Een man van 70 jaar met longkanker. Hij staat heel positief in het leven. Hij heeft bestraling en chemotherapie gehad, waardoor zijn longvolume lager is geworden. Hij kan wel gewoon lopen en fietsen, maar versnellen gaat niet.

Meneer had steeds last van slijm ophoesten. Op een dag hoestte meneer sputum op, waar bloed in zat. Hierdoor werd meneer bezorgd en hij is naar het ziekenhuis gegaan. Binnen één dag wist meneer dat hij kanker had in de onderste lob van zijn longen. Meneer had er nog totaal niet bij stilgestaan dat hij misschien wel kanker had. Hij heeft door een bronchoscopie een ziekenhuis bacterie opgelopen. Meneer kon nog wel geopereerd worden aan het carcinoom. De bacterie brak door naar de pleuraholte. Er is toen besloten om eerst de bacterie weg te halen, door middel van een operatie. Nadat het lichaam hersteld was, is de operatie voor het weghalen van de lob gedaan. Meneer had een tumor van 8 centimeter en daarom is besloten om na te behandelen met chemotherapie.

De patiënt heeft sinds zijn 13^e jaar gerookt. Hij rookte 4 pakjes zware shag per week, tot 17 jaar geleden, toen is hij gestopt.

Als iemand bloed ophoest, dan er heel vroeg in het anamnese traject een thorax foto gemaakt worden.

Werkgroep 1

Bij Xeroderma pigmentosum is het nucleotide excisie reparatie (NER) systeem kapot. Het is een erfelijke ziekte die wordt gekarakteriseerd door extreme gevoeligheid voor zonlicht. Er is een mutatie in de XP-genen, die horen bij het nucleotide excisie reparatie systeem. Nucleotide excisie reparatie zorgt ervoor dat beschadigde nucleotiden uit het DNA worden verwijderd. Dit systeem maakt een duale incisie en verwijdert het beschadigde gedeelte. Hierna worden er nieuwe basen aan geplakt door DNA-polymerase. De beschadigde delen worden gevonden door XPC en door TCR (transcriptie-gekoppelde reparatie). Er werden ook patiënten gevonden met defecten in genen die te maken hebben met translesie polymerase. Het translesie polymerase zorgt ook voor de reparatie van DNA. Het zorgt voor de duplicatie van beschadigd DNA, wat DNA-polymerase niet kan doen. Translesie polymerase heeft geen proofreading en maakt hierdoor dus meer fouten. Translesie polymerases hebben hun eigen specificiteit en ze maken hierdoor allemaal een andere hoeveelheid fouten. Het hangt af van de laesie hoeveel fouten er geïnduceerd worden. Als het translesie polymerase voorbij de beschadiging is, dan zal het DNA-polymerase de duplicatie weer overnemen.

Als een gezond persoon in de zon gaat zitten, dan zullen bijna alle veroorzaakte DNA laesies gerepareerd worden door nucleotide excisie reparatie. Als een XP-patiënt in de zon gaat zitten, dan zullen alle DNA laesies aanwezig blijven, want het NER werkt niet. Stel nu dat er bij de gezonde persoon ongeveer 100 laesies overblijven, dan worden deze bij de duplicatie hersteld door translesie polymerases. Dit gebeurt ook bij een XP-patiënt, dus daar zal het aantal laesies ook verlagen. Stel nu dat er een patiënt is met een deficiëntie in translesie polymerases, dan zal het aantal laesies (die overblijven na NER) wel minder worden, maar er zullen wel laesies blijven. Bij de twee patiënten (XP-patiënt en bij een translesie polymerase deficiëntie), zullen dan uiteindelijk evenveel laesies overblijven.

Cis-Pt kan met DNA reageren en het kan covalente verbindingen veroorzaken tussen de twee strengen van een DNA molecuul. Dit noemt men interstrengs crosslinks. Cis-Pt wordt heel vaak gebruikt bij de behandeling van kanker. In feite zorgt Cis-Pt voor schade aan het DNA. Het is onmogelijk om de covalente binding los te krijgen. Wat wel gedaan kan worden, is het wegknippen van de base waaraan het Cis-Pt gekoppeld is. Hierdoor blijft er een streng over met een gat en een streng met een base met daaraan Cis-Pt. Door middel van translesie polymerase kan het gat worden opgevuld. Hierdoor blijft er één ‘gezonde’ DNA streng over en één streng met de base met Cis-Pt. Deze base kan door middel van NER weggehaald worden en hersteld worden door middel van homologe recombinatie. Dit is een theorie, maar het is niet waarschijnlijk dat dit in de praktijk gaat gebeuren. Waarschijnlijker is het dat een cel, waarbij een interstrengs crosslink is, dood zal gaan. Wat het makkelijkst zou zijn, maar wel fouten zou opleveren, is het gebruiken van non-homologe recombinatie.

Een beschadiging kan gerepareerd worden en een mutatie is een blijvende verandering. Een beschadiging kan tot een mutatie leiden door middel van de celdeling en DNA duplicatie. In anti-kanker therapie worden vaak stoffen gebruikt die het DNA van cellen kunnen beschadigen. Ondanks dat deze stoffen mutaties kunnen veroorzaken, worden deze stoffen gebruikt. Het grote verschil tussen gezonde cellen en tumorcellen is dat tumorcellen veel sneller en veel vaker delen. Door een stof toe te dienen die problemen geeft tijdens de celdeling (zoals Cis-Pt), krijgt een tumorcel problemen bij de deling en hierdoor zullen er (veel) tumorcellen dood gaan. Hiermee gaan ook andere sneldelende cellen dood, zoals de cellen van het immuunsysteem en de stamcellen van de haren (hierdoor krijgt men haaruitval). Bij te lange toediening van deze stoffen, zullen ook de langzaam delende cellen aangedaan worden. Om deze reden wordt er een hoge concentratie, korte tijd, toegediend.

Ras is een eiwit, dat actief is als het gebonden is aan GTP en dat inactief is als het gebonden is aan GDP. Het Ras eiwit kan zichzelf inactiveren door een GTPase functie in het eiwit cel. Ras is een aanzetter van de celdeling. Door een puntmutatie kan de GTPase functie uitgeschakeld worden, waardoor er een oncogene vorm van Ras ontstaat. Dit komt voor in veel tumoren. Een mutatie in Ras heeft een dominant effect. Dit betekent dat er twee kopieën zijn: een gezonde en een zieke kopie van een gen, maar de zieke kopie is dominant en zorgt voor het fenotype. Door de mutatie is er altijd een actieve vorm van Ras aanwezig, naast een normaal Ras. Als een cel deze normale Ras aanmaakt, maar ook de actieve Ras vorm, zal er altijd een signaal zijn voor celdeling. De cel zal dus blijven delen, ondanks dat er nog een gezonde Ras variant is. Hierdoor zorgt de ene puntmutatie dus voor een dominant fenotype.

PARP (enzym) speelt een belangrijke rol in de laatste stap van het base excisie herstel mechanisme. Dit mechanisme zorgt voor het uitknippen van een beschadigde base en het weer opvullen. Bij nucleotide excisie herstel vindt de herkenning van de schade plaats doordat de DNA helix veranderd is en dit is niet het geval bij base excisie herstel. Het PARP zorgt voor de ligatie, nadat de plek van de beschadigde base weer is opgevuld. Als PARP wordt geremd, zal er een enkelstrengs breuk ontstaan. Een enkelstrengs DNA breuk die niet wordt gerepareerd, kan uiteindelijk leiden tot een dubbelstrengs breuk tijdens de DNA replicatie. Door homologe recombinatie kan deze schade hersteld worden tijdens de DNA replicatie, want er ligt nog een onbeschadigde kopie in de cel.

Een PARP remmer kan worden ingezet bij erfelijke tumoren die geen homologe recombinatie meer kunnen uitvoeren. Dan is het namelijk zo dat de dubbelstrengs breuk niet meer wordt hersteld, waardoor er beschadigd DNA achterblijft. De tumorcel zal dan dood gaan. Bij borsttumoren is het vaak zo dat de homologe recombinatie niet meer werkt. Als er een PARP remmer wordt toegediend, dan worden ook de gezonde weefsels en organen hieraan blootgesteld. Het is echter zo dat de gezonde cellen er weinig tot geen last van hebben. Als er echter altijd PARP wordt toegediend, dan is er wel een gevaar. Als iemand in 99,9% van de gevallen, de beschadigingen herstelt door middel van homologe recombinatie, maar in 0,1% van de gevallen non-homologe recombinatie gebruikt, dan zullen er toch mutaties optreden.

MDM2 is een gen dat wordt geactiveerd door p53 respons bij DNA schade. Het MDM2 eiwit zorgt ervoor dat de p53 respons wordt afgebroken, door het p53 eiwit af te breken. Een homozygote knock-out muis is een muis waarin beide MDM2 allelen zijn uitgeschakeld. Deze muis zal niet geboren worden, omdat het fenotype letaal is. Als er geen MDM2 is, dan zal het p53 niet worden afgebroken. P53 is een tumorsuppressor en dus zorgt p53 voor het onderdrukken van de celproliferatie. Bij een hoge p53 concentratie, zal er geen celdeling zijn, waardoor de muis niet geboren kan worden (uit een eitje ontstaat dan geen muis).

De muizen worden wel geboren als de ouders homozygoot knock-out zijn voor p53. De muizen zullen dan namelijk geen p53 hebben, waardoor de celdeling niet wordt geremd. Deze muizen hebben dan niet het probleem dat ze uit een eitje geen muis kunnen worden en dus zullen deze muizen wel gewoon geboren worden.

Stel er is een muis, waarbij MDM2 in drie keer hogere mate voorkomt, dan zullen er heel veel cellen zijn en de kanker predispositie gaat omhoog. Er worden dan namelijk p53 knock-out muizen ontwikkeld.

Nutlin is een remmer van MDM2, waardoor er meer p53 zal ontstaan. Hierdoor wordt de tumorsuppressor geactiveerd en dit verlaagt de kanker predispositie. De meeste tumorcellen zijn p53 deficiënt, dus hierdoor zal nutlin weinig/geen effect hebben op de tumorcel. Om deze reden is nutlin niet op de markt gebracht. De hele p53 reactie moet nog intact zijn om nutlin zijn werking te kunnen laten hebben.

APC, een tumorsuppressor gen, dat werkt in de ‘Wnt signaleringsroute’, helpt bij de afbraak van β-catenine. Deze stof stimuleert de cel proliferatie door het aanzetten van bepaalde genen. APC is vaak inactief bij patiënten met een colorectale tumor. Mutaties die leiden tot inactivatie van APC, mutaties die leiden tot een constante activatie van de Wnt receptor en actieve mutaties van alle stappen in de Wnt signaleringsroute zullen leiden tot de vorming van darmkanker.

Verlies van beide allelen van een tumorsuppressor gen is nodig voor tumorgenese. Dit is zo omdat tumorsuppressor genen recessief zijn.

Patiëntdemonstratie 2 - LBV

Presentatie patiënt

Man van 71 jaar. Opgenomen vanwege de volgende klachten die op korte termijn zijn ontstaan:
- Bloed bij de ontlasting (helderrood bloedverlies via darmen komt vooral uit het colon. Heel hard bloedverlies kan zelfs uit de maag komen, maar is hier onwaarschijnlijk)
- Slijm bij de ontlasting
- Duizelig en moe
- Pijn in de onderbuik. Pijn is begonnen vanaf het moment dat er bloed bij de ontlasting zat.
Soortgelijke klachten komen niet in de familie voor.
Meneer gebruikt bloedverdunners. Had verder wel een goede eetlust en voelde zich verder goed.

Voorgeschiedenis patiënt

De blaas is verwijderd. Meneer heeft ook last gehad van een vergrote, lekkende aorta en heeft hiervoor een aortabuis prothese gekregen. Nu moet je direct denken aan een fistel. Een fistel kan heel hard bloeden en is te zien met een CT-scan.
Meneer heeft ook kort geleden een poliep in de darm laten verwijderen.

DD

Ziekte van Crohn
Carcinoom
Divertikelbloeding
Collitis
Aambeien

Opname patiënt
Het eerste wat men doet bij een patiënt met rectaal bloedverlies, die binnenkomt in het ziekenhuis, is zorgen voor een goed intraveneus infuus, zodat als er iets misgaat direct ingegrepen kan worden.
Daarnaast meet men de bloeddruk en de pols en neemt men bloed af. In het bloed kijkt men naar de waarden van ureum, creatinine, kalium, Hb, trombocyten, INR (International Normalized Ratio = maat voor de stolbaarheid).
Diagnose
Er was sprake van een lekkage, naar aanleiding van een eerdere operatie.
Meest voorkomende oorzaken van een hoge tractus digestivus bloeding
- Ulcera maag/duodenum
- Erosies maag/duodenum
- Varices slokdarm of maag
- Oesofagitis
- Malory-Weiss laesie
- Carcinomen
Casus 1
Vrouw van 28 jaar van Turkse komaf. Bezoekt de huisarts in verband met anemie. Mevrouw is vegetarisch.
Oorzaken anemie
- Menstruatie. Om erachter te komen of dit de oorzaak kan zijn moet de arts vragen hoe vaak mevrouw haar tampon moet verwisselen.
- Vegetarisch eten. Dit kan ervoor zorgen dat je bepaalde bouwstoffen mist.
- Turkse afkomst. Hierbij komen hemoglobinopathiën voor.
Indeling anemie + belangrijkste oorzaken (vooral bij huisartsbezoek gezien)
- Microcytair: ijzergebrek, chronische ziekte, Hb-pathie
- Normocytair: begin anemie, nierinsufficiëntie, chonische leverziekte, beenmergaandoeningen, acuut bloedverlies
- Macrocytair (verse, jonge, grote, opgeblazen rode bloedcellen): B12 of foliumzuur deficiëntie.

9 van de 10 gevallen van anemie die zich bij de huisarts presenteren hebben te maken met ijzergebrek. Je kunt de ijzerstatus bepalen door het ferritine gehalte te bepalen. Ferritine wordt echter ook heel hoog bij infecties en zegt dus niet altijd iets over het ijzergehalte.

Voorgeschiedenis patiënt
Congenitale valvulaire aortastenose bij bicuspide aortaklep, waarvan meerdere ballondilataties.
2009: freestyle aortawortel vervanging en aortaklep bioprothese.
Medicatie: nee
Roken: 1 p shag/3 dagen
Alcohol: 1 fles wodka per maand
Lichamelijk onderzoek
- Niet bleek, geen geelzucht
- Geen petechiën of blauwe plekken
- RR 110/80, pols 78 r.e.
- Overig geen bijzonderheden
Hb 7.1, MCV (Mean Corposcular Volume) 85. Dit zijn normale waarden en duiden op een normocytaire anemie.
MCV indeling
MCV 80 MCV > 100 = macrocytair
Diagnose
Nomochrome, normocytaire anemie.

Casus 2
Man van 80 jaar. Verwezen naar het ziekenhuis, want zijn Hb was 4,9 en zijn MCV was 78. Dit duidt op een microcytaire anemie (ijzergebrek).
IJzergebrek kan komen door verminderde inname, verlies (tractus digestivus) of een inbouwprobleem.
Vragen die gesteld kunnen worden bij de anamnese
Wat eet u zo op een dag?
Heeft u een bloederige ontlasting?
Is uw ontlasting veranderd?
Hoe voelt u zich?
Bent u afgevallen?
Hoe gaat het eten? Passeert het eten goed?
Presentatie patiënt
Meneer voelt zich als een dweil, is 8 kg afgevallen en het eten passeert niet goed. Meneer moet eigenlijk al zijn eten drinken.
Lichamelijk onderzoek
Bekijk de klieren, doe buikonderzoek en een rectaal touché.