“Door tumorheterogeniciteit beter te begrijpen kunnen we tot een betere behandeling van kanker komen”, stelt longarts-oncoloog dr. Jeroen Hiltermann, UMC Groningen. Hij denkt dat het een deel van de resistentie van tumoren kan verklaren. Een beter begrip kan ook helpen meer inzicht te krijgen in het ontstaan van metastasen.
Een solide tumor bestaat meestal uit subklonen die gaandeweg verschillende mutaties hebben verkregen. Dat bleek toen onderzoekers enkele jaren geleden een pancreastumor in plakjes sneden, en het materiaal gingen sequencen.1 Zo konden ze ook bepalen welke subkloon tot een metastase leidde en hoe lang dat duurde. Deze tumorheterogeniciteit bleek ook bij andere tumorsoorten voor te komen, zoals nierkanker. “En ook bij longkanker zie je hetzelfde: verschillende klonen met andere mutaties. We denken dat die heel belangrijk zijn voor het ontstaan van resistentie tegen bepaalde behandelingen”, stelt Jeroen Hiltermann.
Selectie van kleine subklonen
“Bepaalde mutaties, zoals in het EGFR-gen, kunnen essentieel zijn bij geselecteerde vormen van (long)kanker – ze sturen als het ware de kanker aan. Als je zo’n specifieke mutatie remt met een doelgerichte behandeling met tyrosinekinaseremmers (TKI), dan stopt dat de tumorgroei voor enige tijd. Een longtumor is alleen nooit een homogene populatie cellen, ofwel monoklonaal. Daardoor selecteren cellen die ongevoelig zijn voor de ingezette behandeling zich uit.” Deze cellen hebben dan nieuwe of andere mutaties die verantwoordelijk zijn voor de uiteindelijke ziekteprogressie ten gevolge van resistentie tegen de eerstelijnsbehandeling. Een bekend voorbeeld hiervan is de T790M-mutatie bij patiënten met eerdere activerende EGFR-mutaties. Na verloop van tijd resulteert die mutatie bij meer dan de helft van de patiënten in resistentie tegen de ingezette behandeling met TKI gericht tegen EGFR, zoals erlotinib en gefitinib.
Hiltermanns collega dr. Anthonie van der Wekken (UMC Groningen) onderzocht hoe vaak die mutatie voorkwam in primaire tumoren met een activerende EGFR-mutatie. “Met een heel gevoelige methode – sequencen met een diepte van 1 op 1.000 tot 1 op 10.000 – wordt er in ongeveer 50-60% van de gevallen een T790M-mutatie gevonden”, vertelt Hiltermann. “Met minder gevoelige methoden – sequencen met een diepte van 1 op 40 – vind je bij deze populatie de T790M-mutatie maar in 2,5% van de gevallen terug. Het interessante is dat als je die patiënten behandelt met een eerstelijns-TKI, je de mutatie met de veel minder gevoelige methoden in tot wel 50% van de resistente tumoren terugvindt. Het aantonen van de resistente mutatie lijkt dus eerder een kwestie van de gevoeligheid van de gebruikte detectiemethode. Deze mutatie is dan dus niet verworven tijdens of door de behandeling, maar zit er primair al in, als een zeer kleine subkloon, op basis van tumorheterogeniciteit.”
Primaire tumoren versus metastasen
Zelf vergeleek Hiltermann de heterogeniciteit in primaire tumoren en metastasen. Hij vroeg patiënten toestemming om binnen acht uur na hun overlijden weefsel te mogen isoleren en in te vriezen. Met whole exome sequencing bepaalden de onderzoekers de mutaties in de primaire tumoren en in de metastasen. Dat deden ze bij drie patiënten met niet-kleincellige longkanker en bij twee patiënten met een kleincellig longcarcinoom.
“Het meest opvallende wat we vonden, was dat bij de kleincellige longcarcinomen de metastasen qua mutaties heel erg leken op de primaire tumor. Bij de niet-kleincellige longcarcinomen was de helft van de mutaties die we in de metastasen vonden anders, ze hadden nieuwe mutaties erbij gekregen.” Om te bepalen hoe heterogeen de tumoren waren, lieten de onderzoekers 100 cellen van de primaire tumoren en van de metastasen op single-cellniveau sequencen, met hulp van dr. Peter Lansdorp van het ERIBA in Groningen.
Hiltermann: “De primaire tumor liet heel veel tumorheterogeniciteit zien – de cellen onderling hadden veel verschillende mutaties, zagen er genetisch heel anders uit. Behalve een van de kleincellige longcarcinomen, die had maar drie belangrijke mutaties. Bij de niet-kleincellige longcarcinomen verschilden de mutaties in de metastasen enorm van die in de primaire tumor, bij de kleincellige nauwelijks.” Kleincellige longcarcinomen zijn heel agressief en kunnen bijna klonaal expanderen. Niet-kleincellige longcarcinomen metastaseren minder snel en hebben daardoor meer tijd om tot een grotere diversiteit van mutaties te komen. “Dat is een belangrijke verklaring waarom we tot nog toe longkanker niet goed kunnen behandelen. Er komt altijd een resistente kloon naar voren”, denkt Hiltermann.
Immunogeen
Ook vanuit het oogpunt van immunotherapie kan tumorheterogeniciteit belangrijk zijn, aldus Hiltermann. De hoeveelheid somatische mutaties verschilt per kankersoort: bijvoorbeeld bij borstkanker zijn het er weinig, bij melanomen en longkanker veel.2 “Juist longkanker en melanomen blijken beter te reageren op immunotherapie. In sigarettenrook zitten zestig verschillende carcinogenen, die verschillende mutaties kunnen veroorzaken. Hoe meer mutaties, hoe groter de kans dat daarbij ook een nieuw eiwit, neoantigeen, ontstaat wat immunogeen is.”
“Je kunt een tumor beschouwen als een boom met in de stam de belangrijkste mutaties die het tumorgedrag veroorzaken en van daaruit uitwaaierende takken van subklonen met diverse mutaties.” Een duidelijk voorbeeld van een stammutatie is de eerder genoemde EGFR-mutatie, daarom is het effectief om die doelgericht aan te pakken. “Als je een behandeling kan richten op meerdere mutaties in de stam, die dus in bijna elke kankercel voorkomen, dan zouden we van kanker mogelijk meer een langdurige ziekte kunnen maken. Eén van de wegen daarnaartoe is waarschijnlijk het combineren van de huidige immunotherapie, PD-1-remmers zoals nivolumab en pembrolizumab, met andere therapieën die ervoor zorgen dat voldoende neoantigenen worden aangeboden aan het afweersysteem.”
Personalized medicine
De heterogeniciteit van de tumor zelf, van het tumorinfiltraat, en de genetische heterogeniciteit van het individu zijn drie aspecten die samen bepalen hoe een patiënt gaat reageren op een behandeling. “Bij de nieuwe NVALT 24-studie gaan we kijken naar tumoren van patiënten die geopereerd worden, en vervolgens adjuvante chemo- en immunotherapie krijgen.3 In het weefsel van de hele primaire tumor kun je misschien de antwoorden vinden op de vraag wat voor soort tumoren reageren op de immunotherapie”, vertelt Hiltermann.
Ook in de diagnostiek gaat het steeds meer richting personalized medicine, denkt hij. “Op het moment dat een doelgerichte behandeling niet meer werkt, zul je opnieuw weefsel moeten verkrijgen, omdat je weet dat de tumor heterogeen is. Dan moet je weten wat het resistentiemechanisme is, om daarop in te kunnen spelen.” Door de tumorheterogeniciteit is het niet voor de hand liggend dat je met een klein biopt een hele tumor in kaart kunt brengen. De ‘stammutaties’ zul je wel vinden, maar de kans is groot dat je de resistentiemechanismen mist. “We kunnen wel leren van de eerder genoemde studie bij patiënten die overleden zijn.” En ook nieuwe, minder belastende technieken, zoals de analyse van RNA uit bloedplaatjes, circulerend tumor-DNA en circulerende tumorcellen, kunnen helpen bij het begrijpen van tumorheterogeniciteit en het ontstaan van metastasen. “De patiënt overlijdt meestal aan de metastasen, die we onvoldoende goed kunnen behandelen. Metastasen ontstaan pas na een bepaalde tijd. Dat verschilt per tumor en zal zeker afhankelijk zijn van het type mutaties dat relevant is voor hoe agressief de tumorcellen zich gedragen.”
Referenties
1. Campbell PJ, et al. Nature 2010;467:1109-13.
2. Lawrence MS, et al. Nature 2013;499:214-8.
3. Double Blind Placebo Controlled Controlled Study of Adjuvant MEDI4736 In Completely Resected NSCLC: NVALT 24. ClinicalTrials.gov Identifier: NCT02273375. Te raadplegen via clinicaltrials.gov
Dr. Astrid Danen, wetenschapsjournalist
Oncologie Up-to-date 2016 vol 7 nummer 6
DEEL DIT ARTIKEL:
