Detectie van sporadische DNA mutaties voor een nauwkeurige schatting van het risico op kanker

Achtergrond: Kanker is een ziekte van het DNA. Cellen in ons lichaam zijn uitgerust met verscheidene systemen om veranderingen in het DNA te voorkomen en te herstellen of cellen met DNA veranderingen uit de weg te ruimen. Deze systemen zijn echter niet foutloos, en een fractie van de veranderingen in het DNA blijft onopgemerkt of wordt foutief hersteld. Dit leidt tot blijvende veranderingen in het DNA: mutaties. De meeste mutaties zullen geen effect hebben. Sommige mutaties kunnen schadelijk zijn voor de cel; wellicht zo schadelijk dat de cel niet meer levensvatbaar is. Slechts in zeldzame gevallen zal een mutatie leiden tot een verstoring in de celdeling en ongeremde groei die leidt tot kanker. 

Probleemstelling: Een groot probleem in het veld van kankerpreventie is onze onkunde om te voorspellen welke mensen kanker zullen ontwikkelen en welke niet. Wel weten we dat het risico op kanker toeneemt naarmate het aantal mutaties in het DNA ook toeneemt. Dit komt bijvoorbeeld tot uiting in een 10-30x groter risico op longkanker of hoofd-halskanker bij rokers, waar schadelijke stoffen in sigarettenrook zorgen voor opstapeling van mutaties in het weefsel van de lucht- en bovenste voedselweg. Het is tot op heden echter onmogelijk om binnen risicogroepen goed onderscheid te maken tussen individuen met een hoger of lager risico op kanker.

Beoogde oplossing: Wij hebben tot doel om een methodiek te ontwikkelen die op individueel niveau een risicoschatting bewerkstelligt, zodat we binnen risicogroepen onderscheid kunnen maken tussen personen met een (extra) hoog en lager risico op kanker. Daartoe willen we gebruik maken van een meting die zo dicht mogelijk bij de oorzaak van kanker komt: veranderingen in het DNA. Om een goede schatting te kunnen maken van de hoeveelheid opgestapelde DNA-mutaties, is het cruciaal om ook mutaties te vinden die slechts in één of enkele cellen voorkomen. Dit is een technische uitdaging. Een recent ontwikkelde analysemethode genaamd “duplex consensus sequencing” maakt gebruik van het feit dat DNA uit twee complementaire strengen bestaat, die samen de bekende DNA dubbelhelix vormen. Wij hebben deze techniek succesvol weten toe te passen om een goede schatting te maken van het aantal mutaties per cel. Deze aanvraag is erop gericht met deze methodiek de best mogelijke schatting te kunnen maken van het persoonlijk risico op kanker.

Doelgroepen: We verwachten dat de in het project ontwikkelde methodiek toepasbaar is voor verscheidene typen kanker. Het meest voor de hand liggende is longkanker, dat sterk geassocieerd is met roken. Longkanker is met 2 miljoen nieuwe patiënten per jaar de meest voorkomende, en ook de meest dodelijke kankersoort. Ondanks het feit dat roken onweerlegbaar ten grondslag ligt aan het overgrote merendeel van de longkankers, is er vooralsnog geen goede biomerker om de rokers met extra verhoogd risico te kunnen identificeren. Een ander type kanker dat dat sterk geassocieerd is met roken, maar ook drinkgedrag, is hoofd-halskanker. Deze kankersoort wordt wereldwijd ruim 600,000 maal vastgesteld. Hoofd-halskanker is een hardnekkige kankersoort die vaak na behandeling toch weer terugkeert. Verrassend is dat naar schatting een derde van de patiënten te maken krijgt met een tweede primaire tumor: een nieuwe tumor die niet verwant is aan de oorspronkelijke tumor. Gezien dit aantal vele malen hoger is dan mag worden verwacht aan de hand van de normale kankerincidentie, is onze hypothese dat deze patiënten gekenmerkt worden door een hogere hoeveelheid opgestapelde DNA-mutaties.

Studie-opzet: We hebben beschikking over monsters van bijna 1,600 personen die hebben deelgenomen aan de Longitudinal Aging Study of Amsteram (LASA). Deze monsters bevatten met borsteltjes afgeschraapte plaveiselcellen uit het slijmvlies van de mondholte: cellen die blootgesteld zijn geweest aan omgevingsfactoren, waaronder alcohol en (tabaks)rook. Van de deelnemers is rook- en drinkgedrag bekend. In dit cohort willen we aantonen dat roken en drinken tot een opstapeling van mutaties leidt. In dit cohort kunnen we echter niet de associatie met kanker. Daarom maken we ook gebruik van het NET-QUBIC cohort (NETherlands QUality of life and BIomedical Cohort studies in Head and Neck Cancer). Van de hoofdhalskankerpatiënten in deze studie zijn mondspoelsels afgenomen voorafgaand aan behandeling en op enkele momenten nadien. De voornaamste bron van menselijk DNA in deze mondspoelsels is ook afkomstig van plaveiselcellen. Mutatielast in deze monsters wordt onderzocht in een case-control opzet: elke case, een patiënt die een tweede primaire tumor ontwikkeld, wordt gematched aan twee controls (geen terugkerende of nieuwe tumor). Bij matching wordt gelet op leeftijd, rook- en drinkgedrag, locatie, stadium, en type behandeling. In totaal bepalen we de mutatielast in 50 cases en 100 controls.

Uitkomsten: Met de uitkomsten van ons onderzoek kunnen we het risico dat een individu kanker ontwikkelt bepalen. 

Vervolgonderzoek: Naar aanleiding van onze uitkomsten kan een uitgebreide kosten-baten analyse verricht worden die in kaart brengt voor welke risicogroepen een mutatiebepaling zoals hier beschreven loont. Dit kan leiden tot een testfase van een bevolkingsonderzoek bij rokers, maar bijvoorbeeld ook naar een studie in behandelde kankerpatiënten om de kans op een tweede tumor te bepalen. Naast het uitbreiden van het onderzoek in long of hoofd-halskanker, kan ook een soortgelijk project worden opgezet voor mutatiebepalingen in bijvoorbeeld ontlasting (darmkanker), tepelvloeistof (borstkanker), urine (blaaskanker), of sperma (prostaatkanker).

Uniek hoog-risico onderzoek: Het bepalen van zeldzame mutaties staat nog in de technische kinderschoenen, en is vooralsnog voornamelijk toegepast op kankerweefsel. Het hoge risico van dit project is dat mutatiebepalingen mogelijk geen toegevoegde waarde hebben op de voorspelling of een persoon kanker gaat ontwikkelen, bijvoorbeeld als deze kans gedicteerd wordt door andere factoren, zoals het immuunsysteem of weefselintegriteit. Onderzoek zoals het hier beschreven project is nodig om deze zeer relevante openstaande vraag te kunnen beantwoorden.
Relevantie en implementatie: Op individueel niveau kan een laboratoriumtest die een individu met verhoogd risico identificeert ertoe leiden dat deze persoon zijn risico op kanker verlaagd, bijvoorbeeld door te stoppen met roken. Ook kan het door verhoogde alertheid of vervolgonderzoeken leiden tot een vroegere detectie van kanker, met alle positieve gevolgen van dien.