Onderzoek naar de basis van de ziekte kanker
ArrayHoe zorgt ons lichaam ervoor dat ons erfelijk materiaal stabiel blijft? En welke rol spelen de daarbij betrokken mechanismen in het ontstaan van kanker? Op die vragen richt hoogleraar Genoomstabiliteit prof. Marcel Tijsterman (LUMC) zich in zijn onderzoek. Op vrijdag 5 februari 2016 sprak hij zijn oratie uit.
Onze genetische informatie staat geschreven in een taal die slechts 4 letters kent: de basen G, A, T en C. Het DNA in elke celkern telt 12 miljard van deze letters, die bij iedere celdeling foutloos gekopieerd moet worden. Heel soms gaat dat fout en ontstaat er een verandering in het erfelijk materiaal: een mutatie. Als die mutatie toevallig groeivoordeel oplevert, treedt er een soort evolutie in het klein op. De gemuteerde cel groeit dan uit tot een kleine groep identieke dochtercellen.
Als bij een van die cellen toevallig wéér een groeibevorderende mutatie ontstaat, herhaalt het proces zich. Bij een opeenstapeling van zulke mutaties kan er een ongebreidelde wildgroei aan gemuteerde cellen ontstaan: kanker. Chemicus prof. Marcel Tijsterman richt zich in zijn onderzoek op twee aspecten die van belang zijn bij het ontstaan van DNA-mutaties: zogenoemde G4-structuren in het DNA en een alternatief herstelmechanisme voor DNA-breuken, alternatieve end-joining genaamd.
G4-structuren
Een aantal jaren terug ontdekten Tijsterman en zijn collega’s dat er in ons DNA moeilijk te kopiëren gebiedjes bestaan. Ze bevatten opvallend veel letters G (de base guanine), die de neiging hebben om een soort knopen te vormen. Deze zogenoemde G4-structuren bemoeilijken het kopiëren van DNA, waardoor DNA-breuken ontstaan. Het lichaam repareert die breuken wel, maar niet perfect. “Nu blijken mutaties in het DNA van tumorcellen veel vaker vlakbij G4-structuren zitten dan je zou verwachten”, vertelt Tijsterman. “We vermoeden daarom dat deze structuren betrokken zijn bij het ontstaan van kanker.” De hoogleraar wil zich graag verder verdiepen in de G4-structuren. “Waarom bevat ons DNA zoveel G-rijke gebieden, hoe worden ze gekopieerd en hoe worden de ontstane breuken gerepareerd?” Tijsterman hoopt dat de kennis over G4-structuren uiteindelijk gebruikt kan worden in de strijd tegen tumorcellen.
Herstelmechanisme voor DNA-breuken
Naast de G4-structuren in cel-DNA ontdekten Tijsterman en zijn collega’s ook een alternatief mechanisme voor DNA-herstel: alternatieve end-joining. “Tot drie jaar terug richtten wetenschappers zich vooral op twee andere mechanismen voor DNA-herstel. Wij hebben een derde mechanisme beschreven, en zagen dat daarbij het eiwit polymerase theta een essentiële rol speelt.” Alternatieve end-joining introduceert meer DNA-variatie dan de andere twee herstelmechanismen. Daarmee is het een motor achter de evolutie, maar mogelijk óók achter het ontstaan van kanker. “Bovendien blijkt dat tumorcellen afhankelijk kunnen zijn van deze derde manier van DNA-herstel, terwijl gezonde cellen genoeg hebben aan de andere twee mechanismen. Dat maakt het remmen van polymerase theta een interessante optie als kankertherapie.”
Academische vrijheid
Hoewel het onderzoek van Tijsterman uiteindelijk tot vernieuwende toepassingen in de geneeskunde kan leiden, heeft hij die niet primair als doel. “Ik heb de overtuiging dat we de opgedane inzichten niet hadden kunnen vergaren als we enkel en alleen de zieke mens op het netvlies hadden gehad. Mijn onderzoek begint bij het inzichtelijk maken van het mechanisme, en werkt zich langzaam maar zeker omhoog naar de patiënt. Gelukkig biedt het LUMC zijn onderzoekers de academische vrijheid om ook deze omgekeerde route te bewandelen.”
Meer weten? Lees dan de eerder gepubliceerde artikelen over het onderzoek van Marcel Tijsterman:
Herstel van DNA-breuken stimuleert evolutie
Nieuw soort DNA-reparatie ontdekt
De achilleshiel van tumoren
Bron: LUMC
