De gemene deler - Alles over DNA

advertisement
DE GEMENE DELER
DE GEMENE
DELER
ONDERZOEKSBEURS
Naam:
Klas:
Datum:
DE GEMENE DELER
ONDERZOEKSBEURS
Wetenschappelijk onderzoek is belangrijk voor onze maatschappij en cruciaal om kanker beter te begrijpen en aan te kunnen pakken. Onderzoekers kunnen om hun onderzoek te bekostigen via meerdere wegen financiering aanvragen. Het aanvragen van onderzoeksgeld kan via Nederlandse organisaties, zoals de Nederlandse Organisatie voor
Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) en KWF Kankerbestrijding, maar ook via internationale organisaties zoals de European Research Council (ERC). Daarnaast zijn er nog vele
kleine en/of private organisaties die onderzoek financieren.
In deze module vertegenwoordig je met een groepje medeleerlingen een onderzoeksgroep, waarmee je gaat proberen een onderzoeksbeurs van NWO te krijgen om je onderzoek te financieren.
Deze beurs wordt alleen uitgekeerd aan de beste, meest kansrijke en meest vernieuwende onderzoeken. Het is dus belangrijk dat je je onderzoeksgebied, over één van de Hallmarks of Cancer,
zo goed mogelijk vertegenwoordigt.
OPDRACHT: PRESENTEER JE ONDERZOEK
De onderzoeksgroep waar je deel van uitmaakt, doet onderzoek aan één van de Hallmarks of
Cancer. Als groep gaan jullie proberen aanspraak te maken op een zogenaamde Veni beurs van
de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO). De Veni beurs heeft als
doel het meest vernieuwende onderzoek te financieren. Jonge excellente wetenschappers krijgen daarvoor een persoonlijke beurs, zodat ze zelf hun onderzoek kunnen vormgeven en uitvoeren. Op die manier hebben ze meer vrijheid en mogelijkheden om verder te komen in hun
onderzoekscarrière. De beurs kan tot 250.000 euro bedragen, wat voldoende geld is om drie jaar
onderzoek te bekostigen.
Er is echter maar een beperkt aantal beurzen beschikbaar, dus als groep moeten jullie de jury
ervan overtuigen dat jullie onderzoek het meest vernieuwend is, en kwalitatief het beste. Ook
moeten jullie ze laten zien dat jullie kwalitatief excellente onderzoekers zijn.
Deze module
In het eerste lesuur van deze module ga je je in onderzoeksgroepen verdiepen in het onderzoeksgebied van een bepaalde Hallmark of Cancer. Hierover maak je een korte presentatie. Criteria
voor de presentatie vind je onder het kopje “presentatierichtlijnen”.
In het tweede lesuur van deze module geeft elke groep haar presentatie aan de rest van de klas.
De presentatie wordt beoordeeld door een jury van afgevaardigden uit elk groepje, met de docent
als voorzitter. De voorzitter maakt uiteindelijk een shortlist van de beste drie onderzoeksgroepen, waarover het subsidiegeld wordt verdeeld. Meer informatie over de jurybeoordeling vind
je onder het kopje “jurybeoordeling”.
Pagina 1
DE GEMENE DELER
Werkwijze
1. Vorm onderzoeksgroepen van drie leerlingen.
2. De docent geeft elke groep een Hallmark of Cancer om aan te werken.
3. Bekijk de eisen waar je presentatie aan moet voldoen.
4. Neem de beoordelingspunten van de jury door.
5. Verdiep je met die punten en eisen in je achterhoofd in de bronnen die bij jullie Hallmark
horen.
6. Maak jullie presentatie. De presentatie mag maximaal 4 minuten duren. Het is de bedoeling dat jullie het onderzoeksgebied zo goed mogelijk uiteenzetten, zodat jullie een
goede kans maken om de beurs te bemachtigen.
Presentatierichtlijnen
De onderstaande punten moeten duidelijk aan bod komen in jullie presentatie. Daarnaast
word je beoordeeld op de kwaliteit van jullie presentatie en het bewaken van de tijd. Zorg
dus voor een goede voorbereiding!
Punt 1: Wat houdt de hallmark biologisch gezien in? Pas hierbij ook jullie voorkennis toe.
Punt 2: Wat is het belang van jullie onderzoeksgebied voor het kankeronderzoek?
Punt 3: Waarom moet de onderzoeksbeurs aan jullie onderzoeksgroep worden toegekend?
Jurybeoordeling
Elke presentatie wordt door alle andere groepen beoordeeld op basis van de beoordelingstabel op de volgende pagina. Een juryafgevaardigde van elke groep geeft na elke presentatie
het oordeel van zijn/haar groep door aan de docent/voorzitter.
Na alle presentaties vormt de voorzitter van al deze scores een shortlist van de drie beste
groepen. Het subsidiegeld wordt verdeeld over deze shortlist, op basis van rang. Groepen die
niet goed genoeg gepresteerd hebben om op deze shortlist te komen krijgen dus geen beurs.
Pagina 2
DE GEMENE DELER
Matig
Voldoende
Goed
Ingaan op wat
Te weinig en niet erg
Relevante en juiste
Voldoende relevante en
de hallmark
relevante uitleg van wat de
uitleg van wat de
goed uitgewerkte uitleg
biologisch gezien
hallmark biologisch gezien
hallmark biologisch
van wat de hallmark biolo-
inhoudt.
inhoudt.
gezien inhoudt. De
gisch gezien inhoudt.
uitwerking is beknopt.
Max 10 punten
Max 15 punten
Max 20 punten
Ingaan op het
De hallmark wordt niet in
De hallmark wordt
De hallmark wordt goed in
belang van het
de context van het kanker-
wel in de context van
de context van het kanker-
onderzoeks-
onderzoek geplaatst en/of
het kankeronderzoek
onderzoek geplaatst. Het
gebied voor het
het belang ervan wordt niet
geplaatst. Het belang
belang ervan wordt goed
kankeronderzoek.
duidelijk gemaakt.
ervan wordt beknopt
duidelijk gemaakt.
uiteengezet.
Max 10 punten
Max 15 punten
Max 20 punten
Ingaan op waar-
Er worden geen goede
Er worden redenen
Er worden overtuigende re-
om jullie groep
redenen gebruikt en de
gegeven, maar de
denen gegeven en deze zijn
de onderzoeks-
argumentatie is zwak.
argumentatie ervan
goed beargumenteerd.
beurs zou moeten
kan beter.
krijgen.
Max 10 punten
Max 15 punten
Max 20 punten
Mate waarin de
Langdradig met veel on-
Soms onnodige uit-
Alleen hoofdzaken. Goede
boodschap goed
nodige uitweidingen. Geen
weidingen.
samenvatting met kern-
wordt overge-
samenvatting met kern-
Samenvatting met
boodschap. Presentatie is
bracht.
boodschap.
kernboodschap kan
goed uitgevoerd.
duidelijker.
Max 10 punten
Max 15 punten
Max 20 punten
Vormgeving en
De spreker leest de tekst
De spreker maakt
De spreker spreekt op een
uitvoering pre-
voor, of dreunt de tekst let-
gebruik van een spiek-
natuurlijke manier, zonder
sentatie
terlijk op. Bovendien bevat
briefje. Bovendien
spiekbriefje. Bovendien
de presentatie (sliedes,
gebruikt de spreker de
vormt de presentatie een
poster etc.) erg veel tekst ,
presentatie goed bij
goede ondersteuning voor
of wordt de presentatie niet
zijn/haar verhaal.
de spreker.
Max 5 punten
Max 7,5 punten
Max 10 punten
De presentatie duurt meer
De presentatie duurt
De presentatie duurt 4 mi-
dan 45 seconden te kort of
15-45 seconden te kort
nuten +/- 15 seconden.
te lang.
of te lang.
Max 5 punten
Max 7,5 punten
goed gebruikt.
Tijd
Pagina 3
Max 10 punten
DE GEMENE DELER
HALLMARKS
INLEIDING
De Hallmarks of Cancer zijn karakteristieke kenmerken die bij elke vorm van kanker in
meer of mindere mate aanwezig zijn. Deze kenmerken stellen de tumor in staat om te
overleven, te groeien en uiteindelijk door het lichaam te verspreiden (uitzaaien of metastaseren). De hallmarks worden in verschillende tumoren op verschillende manieren
verkregen en ook de volgorde waarin ze verkregen worden kan variëren.
Zoals te lezen is in hoofdstuk 6 van het naslagwerk, De Gemene Deler, over kanker en kankeronderzoek, hebben de onderzoekers Douglas Hanahan en Robert Weinberg acht Hallmarks of
Cancer geformuleerd, en twee kenmerken die de ontwikkeling van kanker bevorderen. De paragrafen op de volgende pagina’s gaan dieper in op de acht hallmarks. De eerste twee hallmarks
zijn zo nauw verwant dat deze samen worden behandeld.
Doorlopende
delingssignalen
Ontwijken van groeionderdrukkers
Energiehuishouding
herprogrammeren
Vernietiging door
immuunsysteem
ontwijken
Celdood
weerstaan
Nieuwe bloedvaten
maken
Oneindig kunnen
delen
Weefsels binnendringen en uitzaaien
Pagina 4
Hallmarks of Cancer: Hanahan & Weinberg, 2011
DE GEMENE DELER
HALLMARK 1&2 – DOORLOPENDE DELINGSSIGNALEN EN HET ONTWIJKEN VAN GROEIONDERDRUKKERS
Een van de meest belangrijke eigenschappen van tumorcellen is dat ze de mogelijkheid verkrijgen om voortdurend te delen. Signalen om de celcyclus voort te zetten en te blijven delen,
worden meestal doorgegeven door groeifactoren die aan receptoren op het celmembraan
van de cel binden. De receptoren worden geactiveerd en brengen een reeks opeenvolgende
reacties in de cel op gang waardoor de cel gaat delen. Zo’n reeks van reacties wordt ook wel
een signaleringsroute genoemd, en betrekt verschillende eiwitten en andere signaleringsmoleculen. Over signaleringsroutes kun je meer lezen in paragraaf 4.3 van het naslagwerk.
Celdeling stimuleren
Tumorcellen kunnen de mogelijkheid om voortdurend te kunnen delen op verschillende
manieren verkrijgen. Ze kunnen bijvoorbeeld zelf groeifactoren produceren of omliggende
cellen stimuleren om groeifactoren af te geven. Ook kan de hoeveelheid receptoren op het
celmembraan van de tumorcel verhoogd zijn, waardoor de cel gevoeliger is voor groeifactoren. Verder kunnen receptoren dusdanig aangepast zijn dat binding van groeifactoren niet
meer nodig is om de receptoren te activeren, en de de signaleringsroute in de cel op gang te
brengen. Deze laatste manier, waarbij cellen onafhankelijk zijn van groeifactoren, kan ook
veroorzaakt worden door een verandering in een eiwit verderop in de signaleringsroute,
waardoor activering door de receptor niet meer nodig is.
Remming ontwijken
Naast het stimuleren van celdeling kunnen tumorcellen ook actief de remming van celdeling door groeionderdrukkers vermijden. In veel tumoren zijn groeionderdrukkers geïnactiveerd. Twee bekende groeionderdrukkers die vaak defect zijn in tumorcellen zijn RB en
TP53. Deze eiwitten vervullen een sleutelrol in een groot regulatienetwerk van de cel, dat
bepaalt of de cel mag delen, in een niet-delende staat gaat of in apoptose gaat (zelfmoord
pleegt). Wanneer er bijvoorbeeld DNA-schade is, kan TP53 de celcyclus tijdelijk stopzetten.
Indien de schade dan niet te herstellen is, kan TP53 de cel stimuleren om in apoptose te gaan.
Als TP53 niet meer werkt, heeft dit tot gevolg dat een beschadigde cel blijft leven, en zich tot
kankercel kan ontwikkelen.
Contactinhibitie
Ook fysiek contact met buurcellen zorgt ervoor dat celdeling geremd wordt. Dit mechanisme
wordt contactinhibitie genoemd. Hierdoor wordt in gezonde weefsels de vorm en dichtheid
van het weefsel onder controle gehouden. In tumorcellen is dit mechanisme uitgeschakeld,
waardoor woekering van cellen kan ontstaan.
Voor meer informatie over deze twee hallmarks kun je kijken op de onderstaande websites
en in het naslagwerk.
http://www.insidecancer.org/
http://www.allesoverdna.nl/achtergrondinfo/kanker-een-ziekte-van-het-dna.html
Pagina 5
DE GEMENE DELER
HALLMARK 3 – CELDOOD WEERSTAAN
Redenen voor apoptose
Wanneer een cel beschadigd of geïnfecteerd is, en herstel niet meer mogelijk is, wordt in de
cel apoptose ingeschakeld. Apoptose is een celprogramma dat in meercellige organismen
voorkomt en leidt tot celdood. Apoptose is waarschijnlijk ontstaan als middel om weefsels
gezond te houden. Het apoptoseprogramma kan om verschillende redenen geactiveerd worden. Zo zorgt bijvoorbeeld een gebrek aan overlevingssignalen ervoor dat de cel overgaat tot
apoptose. Overlevingssignalen zijn signalen die apoptose normaal gesproken tegenhouden,
zodat de cel blijft leven. Een ander reden voor een cel om over te gaan tot apoptose is wanneer er veel eiwitten verkeerd gevouwen worden in het endoplasmatisch reticulum. Een
gezonde cel hierdoor over tot apoptose. Een derde belangrijke en veel voorkomende reden
voor apoptose is een overmaat aan DNA-schade. Verder kan ook chemische stress, door bijvoorbeeld chemotherapie, tot apoptose leiden. Aangezien in gezonde cellen stressfactoren
als deze vrijwel meteen tot apoptose leiden, is apoptose een belangrijke natuurlijke barrière
tegen kankerontwikkeling.
Apoptose in kankercellen
In tumorcellen zijn bovengenoemde stressfactoren veelvuldig aanwezig. Veranderingen in
het DNA kunnen ertoe leiden dat een cel apoptose kan ontwijken. Het bekendste voorbeeld
is functieverlies van het gen dat codeert voor groeionderdrukker TP53 (zie ook Hallmark 2).
Hierdoor valt een belangrijke stressensor weg, met als gevolg dat deze cellen niet meer via
de normale route apoptose kunnen ondergaan. Andere voorbeelden die gevonden worden in
tumorcellen zijn het produceren van regulatoren die apoptose tegengaan, het verminderen
van signalen die apoptose stimuleren of het overmatig tot expressie brengen van overlevingssignalen.
Voor meer informatie over deze hallmark kun je kijken op de onderstaande websites en in
het naslagwerk.
http://www.insidecancer.org/
http://www.allesoverdna.nl/achtergrondinfo/kanker-een-ziekte-van-het-dna.html
http://www.allesoverdna.nl/woordenboek/apoptose.html
http://www.amc.nl/web/Zorg/Patient/Zoek-op-specialisme/Medische-Oncologie/In-het-AMC-magazine/Hulp-bij-zelfmoord.htm
Pagina 6
DE GEMENE DELER
HALLMARK 4 – ONEINDIG KUNNEN DELEN
Celdeling is begrensd
Normale cellen kunnen slechts een beperkt aantal keer delen, voordat ze op een gegeven
moment in een levende maar niet-delende staat (senescence) overgaan of celdood (apoptose)
ondergaan. Sommige cellen kunnen echter aan deze begrenzing ontsnappen en verkrijgen
de mogelijkheid om oneindig te kunnen delen.
Telomeren
Onderzoek duidt erop dat telomeren, de uiteinden van chromosomen, betrokken zijn bij
het vermogen om oneindig te kunnen delen. Bij elke celdeling worden de uiteinden van
chromosomen een stukje korter. De telomeren beschermen het DNA, zodat genen die vlakbij
het uiteinde van een chromosoom liggen niet afslijten en zo beschadigd raken. Naarmate
cellen vaker gedeeld hebben, hebben de chromosomen kortere telomeren en daarmee een
minder goede bescherming tegen DNA-schade. De lengte van de telomeren bepaalt hoeveel
celdelingen een cel kan ondergaan voordat hij overgaat tot senescence of apoptose.
Telomerase en kankercellen
Een speciaal enzym, telomerase, verlengt de telomeren, waarmee wordt voorkomen dat een
cel in senescence of apoptose gaat. In normale cellen is telomerase zo goed als afwezig, waardoor de telomeren per celdeling korter worden en de cel uiteindelijk stopt met delen. In de
meeste cellen die oneindig kunnen delen, zoals (embryonale) stamcellen, is telomerase altijd
in de cel aanwezig. Hierdoor worden de telomeren verlengd en kan de cel blijven delen. In
tumorcellen die ontstaan zijn uit normale lichaamscellen is het enzym telomerase actief
geworden. Op deze manier zijn tumorcellen, in tegenstelling tot de cellen waaruit ze zijn
ontstaan, in staat om oneindig te delen.
Voor meer informatie over deze hallmark kun je kijken op de onderstaande websites en in
het naslagwerk.
http://www.insidecancer.org/
http://www.allesoverdna.nl/achtergrondinfo/kanker-een-ziekte-van-het-dna.html
http://www.allesoverdna.nl/woordenboek/telomeer.html
http://www.wetenschap24.nl/programmas/wisebits/af leveringen/2012/wat-zorgt-ervoor-dat-jetelomeren-niet-slijten-.html
http://www.kennislink.nl/publicaties/kanker-omzeilt-zelfvernietiging
Pagina 7
DE GEMENE DELER
HALLMARK 5 – NIEUWE BLOEDVATEN MAKEN
Tumoren zorgen voor hun eigen stof- en gaswisseling
Tumoren, met uitzondering van tumoren in het bloed, zijn in staat om nieuwe bloedvaten
te vormen vanuit bestaande bloedvaten. Dit proces wordt angiogenese genoemd, en stelt de
cellen in de tumor in staat om zuurstof en voedingsstoffen op te nemen en koolstofdioxide en
andere afvalstoffen af te voeren. Angiogenese is in gezonde, volwassen mensen alleen actief
tijdens processen zoals wondheling en de menstruatiecyclus van de vrouw. In tumoren met
deze eigenschap is angiogenese continu actief.
Regulatie van angiogenese
Angiogenese start vaak al vroeg in de ontwikkeling van een tumor. Het proces wordt gereguleerd door signaaleiwitten die binden aan stimulerende of remmende receptoreiwitten
op het membraan van bloedvatcellen (vasculaire endotheelcellen). Twee bekende signaaleiwitten zijn VEGF-A (vascular endothelial growth factor A) en TSP-1 (thrombo-spondin-1).
VEGF-A bindt aan membraanreceptoren en is betrokken bij de vorming van nieuwe bloedvaten tijdens de embryonale ontwikkeling, bij de verdere groei en ontwikkeling na de geboorte
en bij herstel in een volwassen mens. In tumoren kan het gen voor VEGF-A verhoogd tot
expressie komen.
Het andere eiwit, TSP-1, bindt ook aan receptoren op endotheelcellen, maar heeft een remmende werking op angiogenese. TSP-1 komt normaal gesproken samen met andere angiogeneseremmers voor in het bloed van mensen en reguleert de angiogenese tijdens weefselverandering en wondheling. Ook kunnen deze remmers als een natuurlijke barrière dienen
tegen bloedvatvorming in tumoren. In muizen is aangetoond dat verlies van TPS-I tumorgroei bevordert.
Angiogenese en het afweersysteem
Ook cellen van het afweersysteem die betrokken zijn bij het helen van wonden en het opruimen van dode cellen, kunnen angiogenese stimuleren. Deze cellen kunnen helpen om
angiogenese te starten en om het proces te handhaven tijdens verdere groei van een tumor.
Voor meer informatie over deze hallmark kun je kijken op de onderstaande websites en in
het naslagwerk.
http://www.insidecancer.org/
http://www.allesoverdna.nl/achtergrondinfo/kanker-een-ziekte-van-het-dna.html
http://www.onconet.be/Generic/servlet/Main.html?p_pageid=65569
Pagina 8
DE GEMENE DELER
HALLMARK 6 – WEEFSELS BINNENDRINGEN EN UITZAAIEN
Binnen een tumor kunnen cellen ontwikkelen die in staat zijn om omliggend weefsel binnen te
dringen (invasie), en uit te zaaien (metastaseren) naar plaatsen verderop in het lichaam. Dit is een
complex proces dat uit verschillende stappen bestaat. In eerste instantie dringen tumorcellen
omliggend weefsel binnen, waarna ze via het bloed en/of de lymfe ergens anders in het lichaam terecht kunnen komen. Wanneer een tumorcel het weefsel in zijn nieuwe omgeving binnendringt,
en zich succesvol weet aan te passen aan zijn nieuwe omgeving, kan de cel een nieuwe tumor
vormen. Dit wordt kolonisatie genoemd. Vooraf is niet precies te voorspellen waar een tumorcel
terecht komt, maar er zijn wel plaatsen bekend waar bepaalde tumoren vooral naar uitzaaien. In
eerste instantie worden uitzaaiingen vooral gevonden in lymfeklieren nabij de primaire tumor,
doordat de uitzaaiende cellen daar als eerste en in grote aantallen langskomen.
Van losse tumorcel tot nieuwe tumor
Het is niet zo dat een tumorcel die zich via bloed of lymfe verspreidt altijd een nieuwe (secundaire) tumor vormt. Veruit de meeste cellen (>99%) gaan dood, bijvoorbeeld omdat ze slecht zijn
aangepast aan hun nieuwe omgeving, waardoor ze niet in staat zijn zich er te vestigen. Deze cellen zijn dus niet in staat om een secundaire tumor te vormen. Slechts een heel klein deel van de
tumorcellen heeft (of verkrijgt) de juiste aanpassingen in het DNA waardoor ze zich in een nieuw
weefsel kunnen koloniseren en secundaire tumoren kunnen vormen.
Daarnaast gebeurt het ook dat de primaire tumor remmende signalen afgeeft waardoor cellen die
andere weefsels zijn binnengedrongen als het ware slapend worden gehouden. Deze cellen kunnen dus pas een secundaire tumor vormen als de signalen er niet meer zijn. Hierdoor kan ergens
‘opeens’ een nieuwe tumor ontstaan wanneer de primaire tumor chirurgisch wordt verwijderd.
Tumorcellen komen makkelijk los
Cellen (in vaste weefsels) zitten vast aan buurcellen (cel-cel contact) en aan de extracellulaire
matrix (bindweefsel tussen cellen met eiwitten en suikers erin). Tumorcellen die in staat zijn
tot invasie en metastase hebben vaak een veranderde vorm en zijn minder goed aangehecht aan
buurcellen. Daarnaast kunnen andere cellen tumorcellen soms helpen om los te komen uit de
extracellulaire matrix. Zo kunnen macrofagen van het afweersysteem bijvoorbeeld enzymen afgeven die de extracellulaire matrix afbreken. Soms worden de macrofagen hiertoe aangezet door
tumorcellen. Ook ontstekingscellen van het afweersysteem, zoals T-cellen, B-cellen en mestcellen, kunnen dit soort enzymen produceren.
Timing
Lange tijd is gedacht dat het verplaatsen van tumorcellen de laatste stap in de voortgang van een
tumor is. Hoewel dit bij veel tumoren ook het geval is, blijkt dat tumorcellen soms al eerder de
genetische aanpassingen krijgen die ze in staat stellen tot invasie. Het is nog niet duidelijk of deze
cellen ook al vroeg in staat zijn te koloniseren, of dat ze deze mogelijkheid pas verwerven wanneer
ze onder druk staan om zich aan te passen aan de nieuwe omgeving.
Voor meer informatie over deze hallmark kun je kijken op de onderstaande websites en in
het naslagwerk.
http://www.insidecancer.org/
http://www.allesoverdna.nl/achtergrondinfo/kanker-een-ziekte-van-het-dna.html
Pagina 9
DE GEMENE DELER
HALLMARK 7 – ENERGIEHUISHOUDING HERPROGRAMMEREN
Tumorcellen hebben vaak een andere energiehuishouding dan andere volwassen lichaamscellen. Normale lichaamscellen maken gebruik van aerobe dissimilatie om voedingsstoffen
in aanwezigheid van zuurstof in drie stappen (glycolyse, citroenzuur cyclus en oxidatieve
fosforylering) af te breken. Glycolyse vindt plaats in het cytoplasma. Bij deze stap wordt
glucose omgezet in pyruvaat en ATP. Vervolgens wordt het pyruvaat met behulp van de
citroenzuurcyclus en oxidatieve fosforylering in de mitochondriën omgezet in meer ATP.
Gebruik van aerobe dissimilatie zorgt ervoor dat een cel op een efficiënte manier veel energie
uit een glucosemolecuul kan halen.
Andere verbranding
In tumorcellen blijkt de energiehuishouding echter vaak zo geherprogrammeerd te zijn dat
er alleen gebruik wordt gemaakt van de glycolyse in het cytoplasma. Wanneer alleen deze
reactie wordt gebruikt voor energieproductie kan er per glucosemolecuul veel minder ATP
geproduceerd worden. Deze manier van energieproductie levert bij een gelijk glucoseverbruik veel minder energie op (16 keer minder!). Tumorcellen compenseren hiervoor door de
opname van glucose in hun cellen te verhogen, zodat ze meer voedingsstoffen hebben om
te verbranden. Om meer glucose op te kunnen nemen hebben tumorcellen een verhoogde
productie van de glucosetransporter GLUT1. Verhoging van GLUT1 komt in de cel tot stand
door zowel gebrek aan zuurstof als door de aanwezigheid van bepaalde tumoreiwitten.
Samenwerking in de tumor
Dat tumorcellen een andere energiehuishouding hebben dan gewone cellen lijkt voordelig
te zijn voor de tumor. Een eerste voordeel is dat de producten die bij de glycolyse vrijkomen
door de tumorcel gebruikt kunnen worden om moleculen en organellen te bouwen die nodig
zijn voor celgroei voorafgaand aan celdeling. Dit is voordelig in situaties waarbij cellen in
hoog tempo delen, zoals bij groeiende tumoren. Een verschijnsel dat dit idee ondersteunt is
dat deze vorm van metabolisme ook wordt gevonden in sneldelende embryonale cellen. Een
tweede voordeel van een aangepast metabolisme is dat de cellen in sommige tumoren elkaar
kunnen ondersteunen. In een tumor wisselen de omstandigheden met normaal zuurstofgehalte en laag zuurstofgehalte elkaar af door de chaotische organisatie van bloedvaatjes
in een tumor. Cellen die minder zuurstof tot hun beschikking hebben, gebruiken in hoge
mate glycolyse om hun energie te produceren. Deze cellen geven dan hun afvalproduct door
aan cellen die meer zuurstof in hun bereik hebben om de aerobe dissimilatie voort te zetten.
Voor meer informatie over deze hallmark kun je kijken op de onderstaande websites en in
het naslagwerk.
http://www.bioplek.org/animaties/celademhaling/celademhaling.html
http://www.kennislink.nl/publicaties/enzym-geeft-kankercel-energie
Pagina 10
DE GEMENE DELER
HALLMARK 8 – VERNIETIGING DOOR IMMUUNSYSTEEM ONTWIJKEN
Het immuunsysteem ruimt tumorcellen op
In het geval van ziekte zorgt ons immuunsysteem er zo goed mogelijk voor dat aangetaste
cellen en ziekteverwekkers worden opgeruimd. Het immuunsysteem reageert daarbij op
niet-lichaamseigen antigenen, en laat onaangetaste lichaamseigen cellen met rust. Met
regelmaat ontsporen er cellen in ons lichaam tot tumorcellen en deze worden bijna altijd
opgeruimd door cellen van onze specifieke afweer (bijvoorbeeld cytotoxische T-cellen) en
aspecifieke afweer (macrofagen). Dit is misschien wat onverwacht, gezien deze tumorcellen
voortkomen uit lichaamseigen cellen, die het immuunsysteem als lichaamseigen zouden
moeten herkennen. Als gevolg van de veranderingen die een cel doormaakt als het een tumorcel wordt, veranderen echter ook eiwitten op het celmembraan. Deze kunnen daardoor
herkend worden door de specifieke afweer als niet-lichaamseigen cellen, en worden opgeruimd.
Het immuunsysteem ontwijken
Ondanks een sterk immuunsysteem kunnen er toch tumoren ontstaan. Dit komt doordat
tumorcellen die niet worden opgeruimd in staat zijn om aanvallen van het immuunsysteem te ontwijken of af te weren. Tumorcellen kunnen een aanval door het immuunsysteem
vermijden door onderdelen van het immuunsysteem onbruikbaar te maken. Zo kunnen ze
bijvoorbeeld immuun onderdrukkende factoren uitscheiden of cellen aantrekken die immuunsysteem onderdrukkend werken. De precieze rol van het immuunsysteem in het remmen van tumorontwikkeling is nog niet helemaal opgehelderd.
Experimenteel uitgezocht
Dat het immuunsysteem een remmende werking op tumoren heeft, blijkt onder andere uit
studies waarbij tumorcellen die ontstonden in muizen met een slecht werkend immuunsysteem, niet in staat bleken tumoren te vormen in muizen met een gezond immuunsysteem.
Deze tumorcellen hadden blijkbaar geen mechanismen ontwikkeld om het immuunsysteem
te omzeilen. Daarentegen bleken tumorcellen die ontstaan waren in muizen met een werkend immuunsysteem, wel in staat om tumoren te vormen in andere muizen, ongeacht of die
muizen een gezond of een niet-werkend immuunsysteem hadden. Ook bij mensen waarbij
het immuunsysteem is onderdrukt in verband met een orgaantransplantatie ontwikkelen
zich soms tumoren in het getransplanteerde weefsel. De getransplanteerde organen waren
in eerste instantie echter tumorvrij. Dit laat zien dat onder normale omstandigheden een
volledig functionerend immuunsysteem beginnende tumorcellen (die deze hallmark nog
niet hebben) in bedwang kan houden.
Voor meer informatie over deze hallmark kun je kijken op de onderstaande websites en in
het naslagwerk:
http://www.insidecancer.org/
http://www.cancer.gov/cancertopics/understandingcancer/immunesystem/AllPages
Pagina 11
Herunterladen