Wetenschappers ontdekken waarom kankercellen op verschillende manieren sterven na radiotherapie.
Wetenschappers van het Children's Medical Research Institute (CMRI) hebben een groot mysterie in kankeronderzoek opgelost: waarom cellen op verschillende manieren sterven na radiotherapie. Deze verrassende ontdekking opent nieuwe mogelijkheden om de behandeling te verbeteren en de genezingspercentages te verhogen.
De bevindingen werden gepubliceerd in Nature Cell Biology door hoofdauteur Dr. Radoslaw Szmyd van CMRI's Genome Integrity Unit, die wordt geleid door professor Tony Cesare.
Radiotherapie (ook wel radiotherapie genoemd) is een uiterst belangrijk type kankerbehandeling. Wetenschappers worstelen al tientallen jaren met de vraag waarom radiotherapie cellen van dezelfde tumor op verschillende manieren doodt. Dit is belangrijk omdat sommige vormen van celdood onopgemerkt blijven door het immuunsysteem, terwijl andere een immuunreactie veroorzaken die andere kankercellen doodt. Het immuunsysteem van de patiënt aanzetten om kankercellen te doden en tumoren te verwijderen is een belangrijk doel van kankerbehandeling.
De verrassende uitkomst van ons onderzoek is dat DNA-herstel, dat normaal gesproken gezonde cellen beschermt, bepaalt hoe kankercellen na radiotherapie sterven."
Professor Tony Cesare.
Het DNA in onze cellen ondervindt voortdurend schade, en DNA-reparatie vindt voortdurend plaats om die schade te herstellen en onze cellen gezond te houden. Nu lijkt het er echter op dat deze reparatieprocessen kunnen herkennen wanneer er overweldigende schade is opgetreden (bijvoorbeeld door radiotherapie) en een kankercel kunnen instrueren hoe te sterven.
"Toen DNA dat door radiotherapie was beschadigd, werd gerepareerd met een methode die homologe recombinatie wordt genoemd, stierven kankercellen tijdens het reproductieproces – een proces dat celdeling of mitose wordt genoemd. Van cruciaal belang is dat de dood tijdens de celdeling onopgemerkt blijft voor het immuunsysteem, dus het zal geen immuunreactie activeren. Dit is niet wat we willen.
"Cellen die echter met het door straling beschadigde DNA omgingen via andere DNA-herstelmethoden overleefden het celdelingsproces, maar deden dat door bijproducten van DNA-herstel in de cel vrij te geven. Voor de cel zien deze herstelbijproducten eruit als een virale of bacteriële infectie. Dit zorgt ervoor dat de kankercel sterft op een manier die het immuunsysteem waarschuwt. En dat is wat we willen."
Het team toonde aan dat het blokkeren van homologe recombinatie de manier veranderde waarop de kankercellen stierven – d.w.z. ze stierven nu op een manier die een sterke immuunreactie opriep. Het team ontdekte ook dat kankercellen met mutaties in BRCA2 – een gen dat erg belangrijk is voor borstkanker en dat nodig is voor homologe recombinatie – niet sterven in mitose na radiotherapie. Naast het oplossen van een groot wetenschappelijk raadsel, zullen deze ontdekkingen het mogelijk maken om medicijnen te gebruiken die homologe recombinatie blokkeren om kankercellen die met radiotherapie worden behandeld te dwingen om te sterven op een manier die het immuunsysteem waarschuwt voor het bestaan van een kanker (die het immuunsysteem eerder niet had opgemerkt), wat aangeeft dat de kanker moet worden vernietigd.
Prof Cesare schrijft deze doorbraken toe aan live celmicroscooptechnologie, die zijn team in staat stelde om bestraalde cellen een week lang te volgen na radiotherapie. "Live imaging liet ons de volledige complexiteit van de uitkomsten na radiotherapie zien, waardoor we precies konden achterhalen waarom dit gebeurde."
Co-projectleider, A/Prof Harriet Gee, radiotherapeut bij het Western Sydney Local Health District Radiation Oncology Network, zei dat deze bevindingen een klinische vraag beantwoorden waar het vakgebied al 30 jaar mee worstelt.
"We ontdekten dat de manier waarop tumorcellen sterven na radiotherapie afhankelijk is van de betrokkenheid van specifieke DNA-herstelpaden, met name wanneer straling wordt gegeven in zeer hoge, gerichte doses. Dit opent nieuwe mogelijkheden om de stralingseffectiviteit te verbeteren door combinatie met andere therapieën, met name immunotherapie , om kankergenezingen te vergroten.''
Prof Cesare zei dat Dr. Szmyd zes jaar aan deze "ongelooflijk moeilijke noot om te kraken" heeft gewerkt en "De volharding die nodig is voor een project van deze omvang is een bewijs van Radek en het team. Iedereen kent patiënten die tegen kanker vechten. Het ontdekken van zoiets dat het potentieel heeft om een groot verschil te maken in het leven van mensen is zeer de moeite waard.''
Auteurs van het artikel zijn onder meer CMRI-onderzoekers Sienna Casolin, Lucy French, Dr. Anna Gonzalez-Manjon, Dr. Melanie Walter, Lea Cavalli, Scott Page, Prof Hilda Pickett, Dr. Chrisopher Nelson en Dr. Andrew Dhawan van het Neurological Institute van de Cleveland Clinic in de VS en A/Prof Eric Hau van de Westmead Clinical School van de Universiteit van Sydney.