Tot voor kort analyseerden onderzoekers tumorweefsel om de eigenschappen van kanker te bepalen. De ontdekking dat kankercellen hun inhoud vrijstellen in het bloed heeft nieuwe mogelijkheden gecreëerd. Ingrijpende chirurgie om tumorweefsel te bemachtigen vervangen door een bloedprik? Hoe gaat dit precies in zijn werk en is het wel zo eenvoudig als het lijkt?
Foto: Anneleen Decock
Hoe beïnvloeden verschillende soorten bloedbuizen de detectie van celvrij RNA? De bloedbuizen op de foto zijn alvast niet geschikt, omdat hemolyse optreedt. Bij hemolyse krijg het plasma een rodere kleur doordat rode bloedcellen worden afgebroken, en wijzigt het celvrij RNA-repertoire.
De best bestudeerde molecule in dit onderzoeksdomein is celvrij DNA in het bloed. Elke cel in ons lichaam bevat DNA. Zo ook tumorcellen. TumorDNA heeft afwijkingen, met ongecontroleerde celgroei en celdeling tot gevolg. DNA dat oorspronkelijk in de cellen zit, kan in het bloed terechtkomen door verschillende actieve en passieve mechanisme, zoals afstervende cellen die openbarsten.
Uit een bloedstaal kunnen onderzoekers met chemische stoffen het celvrij DNA opzuiveren om te analyseren. In het bloed van kankerpatiënten kunnen ze zo tumorspecifieke afwijkingen in het celvrij DNA detecteren. Daarmee kunnen ze een juiste diagnose stellen, een geschikte behandelingsstrategie bepalen of de ziekte opvolgen tijdens en na de behandeling.
In het OncoRNALab aan de Universiteit Gent focussen we echter niet op de analyse van celvrij DNA, maar wel op het minder gekende celvrij RNA. Celvrij RNA is genetische informatie die in de cellen wordt overgeschreven van DNA en nadien wordt vrijgesteld in de bloedbaan.
Dynamisch RNA
De verschillende soorten cellen in ons lichaam oefenen specifieke functies uit, hoewel ze hetzelfde DNA bevatten. Dat komt omdat ze verschillende stukjes genetische informatie van het DNA overschrijven. Elk celtype heeft dus zijn specifieke repertoire aan RNA-moleculen. Onze cellen kunnen hun functie snel aanpassen aan prikkels van buitenaf doordat zij dit RNA-repertoire kunnen bijstellen.
Ook tumorcellen hebben een specifiek RNA scala, dat ze net zoals normale cellen door prikkels van buitenaf kunnen aanpassen. In tegenstelling tot DNA is RNA dus dynamisch en net deze eigenschap maakt de molecule interessant voor onderzoek naar gepersonaliseerde geneeskunde.
De verschillende soorten cellen in ons lichaam oefenen specifieke functies uit, hoewel ze hetzelfde DNA bevatten
Celvrij RNA analyseren op verschillende tijdspunten in het behandelingstraject zou inzicht kunnen brengen in hoe tumorcellen én normale cellen reageren op de therapie. Zo kunnen we niet alleen zien of de therapie aanslaat, maar ook nevenwerkingen ervan opvolgen.
Tumor of geen tumor?
RNA-moleculen afkomstig van tumorcellen opsporen in het bloed lijkt misschien toekomstmuziek, maar voor sommige types kanker, zoals prostaatkanker, is het al mogelijk. Voor andere kankertypes is het dan weer erg moeilijk.
Sommige RNA-moleculen in het bloed bevatten genetische informatie overgeschreven van de DNA-afwijkingen in de tumorcellen. Deze RNA-moleculen kunnen we makkelijk opsporen en linken aan de tumor, want normale cellen dragen deze afwijkingen niet. Maar tumoren stellen ook andere moleculen uit hun RNA-repertoire vrij in het bloed. Deze RNA-moleculen kunnen we voorlopig niet onderscheiden van RNA-moleculen van normale cellen, toch niet in de mens.
Om het volledige celvrij RNA-repertoire van tumoren te bestuderen, transplanteren we in ons lab menselijke tumoren in muizen en ratten. Hierdoor komt menselijk RNA van de tumor terecht in het bloed van het dier. Met een nieuwe analysemethode die in ons lab werd ontwikkeld, kunnen we vervolgens menselijk RNA van dierlijk RNA onderscheiden.
Zo kunnen we niet alleen achterhalen welke RNA-moleculen van de tumor zich in het bloed bevinden, maar ook welke moleculen verschijnen of verdwijnen bij behandeling van de proefdieren. Deze informatie is zeer nuttig voor de verdere ontwikkeling van gepersonaliseerde geneeskunde bij de mens.
Bloed prikken en klaar?
Analyse van celvrij RNA in kankerpatiënten mag dan wel beloftevol zijn, eenvoudig is het nog niet. Onderzoek in ons lab heeft aangetoond dat verschillende factoren de detectie van celvrij RNA beïnvloeden.
Als we een bloedstaal willen klaarmaken voor het bestuderen van celvrij RNA is de eerste stap plasma maken. De plasmabereiding moet zorgvuldig gebeuren om te vermijden dat RNA van bloedplaatjes in het plasma terechtkomt en zo het signaal van de tumor verdoezelt.
Ook de soort bloedbuis en de methode waarmee we celvrij RNA uit plasma opzuiveren zijn zeer bepalend voor de verdere analyse. We moeten dus duidelijke richtlijnen uitwerken voor de analyse van celvrij RNA voordat we de techniek op brede schaal in de kliniek kunnen gebruiken.
