Om vroege detectie van pancreascarcinoom mogelijk te maken, is er behoefte aan biomarkers die specifiek zijn voor de beginstadia van deze ziekte. Door systematisch mutaties te introduceren in organoïden van gezond pancreasweefsel wil prof. dr. Jai Prakash (Universiteit Twente, Enschede) vroege stadia van pancreascarcinoom nabootsen. Zo hoopt hij specifieke biomarkers te identificeren waarmee klinisch toepasbare assays kunnen worden ontwikkeld.
Pancreascarcinoom is nog steeds een van de dodelijkste vormen van kanker, met een vijfjaarsoverleving van 8-10%. “De meeste patiënten hebben bij diagnose al stadium IV-ziekte, en hebben dan over het algemeen nog maar enkele maanden te leven”, vertelt Jai Prakash. “Dat is op dit moment het grootste probleem. Er is geen screeningsprogramma om deze patiënten eerder te vinden. Natuurlijk hebben sommige patiënten een hoger risico, bijvoorbeeld bij diabetes, alcoholisme of bepaalde mutaties. Maar er zijn nog steeds geen biomarkers om pancreascarcinoom in een vroeg stadium te detecteren.”
Die biomarkers zijn wel nodig om in de toekomst een screeningsprogramma op te kunnen zetten, denkt hij. Beeldvormende technieken zouden een te hoge belasting zijn voor de patiënt en het zorgsysteem, een bloedbepaling zou veel eenvoudiger zijn. Daarom wil hij op zoek naar een biomarker waarmee pancreascarcinoom in een beginstadium kan worden ontdekt. “Het probleem is dat we heel weinig klinische monsters hebben van vroege stadia. De beschikbare monsters in biobanken zijn vaak van latere stadia, omdat de meeste patiënten bij diagnose al vergevorderde ziekte hebben. Er zijn al wel biomarkers voor pancreascarcinoom, maar niet voor het vroege stadium.”
Specifiek voor vroege stadia
Door met een 3D-weefselkweeksysteem de beginstadia van pancreascarcinoom na te bootsen, hoopt Prakash geschikte biomarkers te kunnen vinden voor vroege detectie van de ziekte, die in de toekomst mogelijk in een screeningsprogramma kunnen worden toegepast. Voor dit plan kreeg hij een subsidie van KWF Kankerbestrijding.
Hij legt uit hoe ze het aan willen pakken: “In gezond pancreasweefsel induceren we mutaties in een systematische volgorde, zoals ze ook optreden in de tumor. Die mutaties zijn bekend, zoals KRAS- en TP53-mutaties, en treden in een opeenvolgende manier op. Met een flow-throughsysteem dat we in Twente hebben verzamelen we monsters van het medium dat langs de weefsels stroomt, die representeren het plasma. In die monsters analyseren we de aanwezige eiwitten. We zoeken dan naar eiwitten die specifiek zijn voor de vroege stadia, en niet aanwezig zijn in de late stadia van pancreascarcinoom.
Vervolgens zullen we die eiwitten – potentiële biomarkers – valideren in de beschikbare klinische monsters van stadium II- of III-ziekte, en mogelijk ook in monsters van mensen met een hoog risico op pancreascarcinoom.”
Interactie met omliggend weefsel
Prakash werkt samen met de onderzoeksgroep van dr. Maarten Bijlsma in het Amsterdam UMC, die de beschikking heeft over pancreas-organoïden, mini-orgaantjes in een kweekschaaltje. “Deze organoïden representeren de gezonde pancreas, er zijn geen mutaties. We willen één voor één specifieke mutaties inbrengen met behulp van de CRISPR-Cas-techniek, of als alternatief door al gemuteerde cellen toe te voegen en samen te laten groeien met gezonde organoïden. Dit is een andere aanpak dan organoïden opkweken vanuit tumorweefsel dat al volledig gemuteerd is. Zulke tumor-organoïden representeren een laat stadium.”
Zelf heeft Prakash vooral expertise op het gebied van tumorstroma en tumorfibrose. Tumorfibrose komt bij bijna alle solide tumoren voor, maar bij pancreascarcinoom kan de tumormassa voor 80-90% bestaan uit fibrotisch weefsel. Bij het zoeken naar biomarkers gaat het daarom niet alleen om de tumorcellen, maar juist ook om de interactie met het omliggende weefsel, benadrukt hij. “Als het omliggende weefsel verandert nadat de ductuscellen mutaties hebben gekregen, kan dit ook nieuwe markers genereren. Op die markers gaan we ons richten.” Elementen van het omliggende stroma, zoals matrix en fibroblasten, reageren op mutaties in de ductuscellen, en gaan andere eiwitten afscheiden. Om die te detecteren, hebben de onderzoekers de handen ineen geslagen met het Deense bedrijf Nordic Biosciences, dat beschikt over een platform om te zoeken naar bekende tumorbiomarkers die van het gezonde weefsel worden afgescheiden.
Drie modellen
Het plan van Prakash is om drie verschillende modellen te maken die representatief zijn voor gezond weefsel, vroegstadium- en laatstadium-pancreascarcinoom. “We moeten biomarkers vinden die alleen aanwezig zijn in het vroege stadium en niet in het late of het gezonde stadium, en ook niet bij andere ziektes zoals pancreatitis. Hopelijk vinden we zo een stuk of tien kandidaateiwitten die verhoogd aanwezig zijn in het vroege stadium. Die zullen we dan onderzoeken bij hoogrisicopatiënten.”
Voorlopig richten de onderzoekers zich op oplosbare eiwitten, maar alle monsters worden opgeslagen zodat later ook circulerend tumor-DNA of exosomen kunnen worden geanalyseerd. “Dat was te veel voor het huidige project, maar als de modellen er zijn, kunnen we later altijd nieuwe projecten opzetten om ook andere aspecten te onderzoeken.”
Eenvoudig toepasbare assay
Een belangrijk doel is om met de gevonden biomarkers uiteindelijk een diagnostische test te ontwikkelen, waarbij de samenwerking met Nordic Biosciences goed van pas komt. “Zij hebben een platform met meer dan 100 biomarkers, niet zozeer afkomstig van tumorcellen maar van matrixeiwitten. Zij kunnen helpen bij het ontwikkelen van deze assays. Die willen we zo eenvoudig mogelijk houden, zodat ze goed zijn te vertalen naar de kliniek en op grote schaal toegepast kunnen worden, zoals bijvoorbeeld een ELISA. Een mogelijke uitdaging kan zijn dat de concentratie van de biomarkers zo laag is dat we ze niet kunnen detecteren. Nordic Biosciences kan ons helpen bij het ontwikkelen van zeer gevoelige antilichamen voor deze ELISA’s.”
Voor de toekomstige implementatie is het ook van belang om patenten te verkrijgen, denkt hij, vanuit het oogpunt van commerciële interesse. Hij wil verder denken dan het lokale ziekenhuis, en ook toepassing mogelijk maken in Europa en daarbuiten. “Pancreascarcinoom is een wereldwijd probleem waaraan jaarlijks 430.000 mensen overlijden, op 460.000 diagnoses per jaar. Implementatie staat dan ook hoog op ons lijstje, we willen dit meer laten zijn dan een academisch project. We kijken er erg naar uit om hiermee te starten.”
Bredere implicaties
Een biomarker die gerelateerd is aan stroma kan ook implicaties hebben voor andere soorten kanker, denkt Prakash. “Bij gastro-intestinale tumoren spelen soortgelijke problemen, en deze hebben eveneens een hoog stromagehalte. Biomarkers vanuit het stroma zouden dus breder toepasbaar kunnen zijn dan alleen bij pancreascarcinoom. Zo zou je misschien een assay kunnen ontwikkelen met een panel van biomarkers waarmee je ook voor andere kankersoorten kunt testen.”
In de te ontwikkelen modellen wil hij ook bestuderen hoe verschillende subtypen fibroblasten in het stroma functioneren en wat ze uitscheiden. De modellen zouden ook deuren kunnen openen voorbij kanker, voor fibrotische ziektes zoals leverfibrose en atherosclerose. “Wat we vinden kan ook toepasbaar zijn bij andere ziektes.”
Dr. Astrid Danen, wetenschapsjournalist
Oncologie Up-to-date 2024 vol 15 nummer 2
DEEL DIT ARTIKEL:
