Schakelmechanismen bij invasie en uitzaaien van kanker

Het normale proces van kern- en celdeling bestaat uit vier opeenvolgende stadia: profase, metafase, anafase en telofase, waarbij twee dochtercellen ontstaan die genetisch identiek zijn aan elkaar en aan de moedercel. Bij ongebreidelde celdeling kunnen onder meer onder meer metastase of uitzaaiingen ontstaan. Dat uitzwermen van kankercellen kan het gevolg zijn van een rechtstreeks contact met een orgaan in de buurt, bijvoorbeeld tussen prostaat en endeldarm. Dit wordt heel toepasselijk een invasie genoemd. Maar soms worden er - via het bloed of de lymfebaan - organen aangedaan die verderaf gelegen zijn. Dan is er sprake van uitzaaiingen.

• Algemeen
• Schakelmechanismen
• Het uitrangeren van DNA-herstelmechanismen
• Het onsterfelijk maken van een cel
• Stamcellen
• Het losbreken van cellen uit het oorspronkelijke weefsel

Algemeen

Het wordt pas echt gevaarlijk wanneer een goedaardig gezwel zich veranderd in een kwaadaardige tumor. Dat is het geval wanneer één of meerdere van de verkeerd geprogrammeerde cellen zich losmaakt uit het kluwen en elders een eigen kolonie gaat vormen. Er ontstaat dan een secundaire tumor, die zich op verschillende plaatsen tussen het gezonde weefsel kan gaan nestelen, zodat die nog moeilijk te behandelen is. Vaak duurt het dan ook nog eens een hele tijd voordat zo'n tumor iets van zich laat merken. Alleen wanneer kankercellen erin slagen om zich op de een of andere manier in een ander orgaan in te werken, spreekt men van kanker.
Er wordt onderscheid gemaakt tussen twee groepen kwaadaardige gezwellen, zijnde carcinomen en sarcomen. Bij de eerste groep zijn de gezwellen afkomstig van dekweefsel zoals de huid of het maag/darmkanaal, terwijl bij de tweede groep de gezellen uitgaan van steungevende weefsels zoals bindvlies, bloedvaten en beenmerg. Aan kanker gaan veelal andere veranderingen in het betrokken weefsel vooraf.

Schakelmechanismen

Gelukkig geschiedt zo'n omschakeling van een goedaardige naar een kwaadaardige tumor niet zomaar. Er zijn meerdere stappen voor nodig opdat tumorcellen voldoende virulent zouden worden om zich niet alleen ongebreideld te kunnen vermenigvuldigen, maar om ook nog elders in het lichaam een vaste stek te veroveren. En hoe meer van die tussenstappen doorgrond worden, hoe talrijker de potentiële aangrijpingspunten worden om therapeutisch in te kunnen grijpen en het proces te vertragen of een halt toe te roepen.

Enige van deze schakelmechanismen zijn:

• het uitrangeren van DNA-herstelmechanismen
• het blokkeren van het ingebouwde systeem van zelfdestructie van de cel
• het onsterfelijk maken van de cel
• de aanmaak van nieuwe bloedbanen
• het losbreken uit het oorspronkelijke weefsel

Het uitrangeren van DNA-herstelmechanismen

Er gaat wellicht geen dag voorbij zonder dat er ergens in het genoom, wat de complete genetische samenstelling van een micro-organisme is, één of meerdere mutaties plaatsvinden. Slechts een deel daarvan heeft betrekking op genen die - direct of indirect - met de celdeling te maken hebben. Maar dat hoeft geen fatale gevolgen te hebben, omdat er bij iedere celdeling een grondige inspectie plaatsvindt van het gekopieerde DNA. De cel slaagt er derhalve in om het overgrote deel van die fouten te corrigeren. Deze taak wordt verzorgd door gespecialiseerde eiwitten, die dus eveneens coderingsproducten zijn van genen. Tot de gevaarlijkste mutaties behoren dan ook die waarbij een van die DNA-herstelgenen uitgeschakeld worden. In dat geval zijn alle nakomelingen van de getroffen cel totaal weerloos tegen elke mutatie die normaliter door dat specifieke herstelmechanisme gerepareerd zou kunnen worden. Daardoor kan er al snel een sneeuwbal effect ontstaan, in die zin dat er in iedere nieuwe cel generatie steeds meer mutaties door de vingers worden gezien.

Het blokkeren van het ingebouwde systeem van zelfdestructie van de cel

Normaliter beschikt elke cel over een voorgeprogrammeerd mechanisme, dat haar ertoe aanzet om in geval van nood zichzelf van kant te maken. Zowel signalen van buitenaf, bijvoorbeeld vanuit het immuunsysteem, als gebeurtenissen in de cel zelf kunnen dat systeem in gang zetten. Dit laatste is onder meer het geval als het DNA onherstelbare schade heeft opgelopen. Vervolgens worden er dan specifieke enzymen geproduceerd, die het DNA afbreken, waardoor de cel ten onder gaat. Dat proces wordt apoptose genoemd. De genen die dat zelfdodingsproces mogelijk maken, kan men - net zoals deze die een rol spelen bij het DNA-herstel - in feite beschouwen als een speciaal soort tumorsuppressor-genen. Normaal moeten zij er immers voor zorgen dat er zich geen woekering van cellen kan voordoen. Het uitschakelen ervan is dan ook een van de factoren die de ontwikkeling van een kanker meer kansen geeft.

Het onsterfelijk maken van een cel

Een ander ingebouwd obstakel tegen het voortwoekeren van een kanker heeft van doen met de telomeren, wat enkelstrengse uiteinden van de chromosomen zijn. Ze bestaan uit talloze herhalingen van telkens dezelfde DNA-sequens, bij de mens zijn het vele honderden tandem herhalingen van TTAGGG. Die strook enkelstrengs DNA wordt omgeven door speciale eiwitten, die als een soort afschermkapjes dienen om de chromosomale uiteinden te beveiligen tegen degradatie. Bovendien wordt daardoor vermeden dat de openstaande uiteinden aan weerszijden van het chromosoom aan elkaar zouden groeien. Nu is het zo dat telomeren bij iedere celdeling iets korter worden, doordat bij de replicatie van het DNA telkens een strookje ervan verloren gaat. Zodra die inkorting een kritische grens bereikt, kan de cel niet meer delen en sterft ze af. Gewone lichaamscellen kunnen daardoor slechts zo'n 60 celdelingen ondergaan. Bij aanmaak door de cellen van het enzym telomerase kunnen deze cellen net als bij geslachtscellen zich oneindig blijven delen, weliswaar uitsluitend onder gunstige voorwaarden.

Stamcellen

Voor deze cellen echter, waaronder uiteraard de embryonale stamcellen, maar bijvoorbeeld ook de latere kiemcellen waaruit de gameten ontstaan, geldt die beperking niet. Dat komt omdat zij na iedere celdeling het weggevallen stukje kunnen vervangen, door een nieuwe hoeveelheid DNA aan te maken met behulp van het gespecialiseerde enzym telomerase. Normaliter zouden tumorcellen - die duidelijk geen stamcellen zijn - dus na een aantal mitotische delingen vanzelf moeten uitsterven. Een mutatie kan er echter weer voor zorgen dat het gen dat codeert voor de productie van telomerase geactiveerd wordt, waardoor ook die hindernis omzeild wordt. De cel wordt dan in principe onsterfelijk, omdat ze zich onbeperkt kan blijven delen. Iedere nieuwe deling creëert bovendien een bijkomende mogelijkheid voor het ontstaan van nieuwe mutaties. De tumorcellen die daaruit voortkomen, kunnen daardoor steeds agressievere vormen aannemen.

De aanmaak van nieuwe bloedbanen

Die alsmaar voortwoekerende cellen hebben uiteraard een toenemende hoeveelheid zuurstof en voedingsstoffen nodig. Daardoor zijn de bestaande bloedvaten na korte tijd niet meer in staat om de cellen binnenin de tumor van het nodige te voorzien en dus moet een nieuw netwerk van bloedvaten aangelegd worden. Tumorcellen kunnen daar zelf het bevel toe geven. Ze doen dat door bepaalde moleculen aan te maken, een specifiek soort groeifactoren. Deze dienen vervolgens als signaal voor de bloedvaten om in het omringende weefsel voor nieuwe aftakkingen te zorgen. Op deze manier kan het gezwel zich verder blijven ontwikkelen.

Het losbreken van cellen uit het oorspronkelijke weefsel

Opdat een tumor ook nog zou kunnen uitzaaien, moeten één of enkele van zijn cellen zich los weten te maken uit het weefsel waarin ze ontstaan zijn en daarna ook nog een ander weefsel kunnen binnendringen om er een secundair gezwel te doen ontstaan. Ook dat is geen evidentie. Ieder weefsel is omgeven door een extracellulaire matrix, dat is een hoeveelheid bindweefsel dat de cellen van het orgaan bijeenhoudt. Het bestaat voornamelijk uit mineralen en diverse eiwitten, bijvoorbeeld collageen. Teneinde ook die barrière te overwinnen, dienen de tumorcellen alweer bepaalde enzymen aan te maken, die in staat zijn om die omgevende eiwitten te ontbinden zodat ze door de matrix heen kunnen breken. De genen die het de cel mogelijk maken om aldus het oorspronkelijke weefsel te verlaten en het nieuwe weefsel binnen te dringen, kan men beschouwen als een speciaal soort oncogenen. Dat geldt trouwens ook voor de genen die verantwoordelijk zijn voor de productie van telomerase en voor het aanleggen van nieuwe bloedbanen. In tegenstelling tot tumor suppressorgenen werken ze immers actief de uitbouw en de verspreiding van een kanker in de hand. Kenmerkend voor dat soort genen is dat één allel, dat is een van de varianten die een gen kan vertonen binnen de populatie, meestal volstaat om het gewenste effect te realiseren. Bij de tumor suppressorgenen dienen echter beide allelen uitgeschakeld te zijn voordat hun beschermende invloed helemaal ontwricht wordt.

Laatste nieuws

Opdat kankerpatiënten minder last ondervinden bij een chemokuur, wil het Erasmus MC te Rotterdam in het najaar van 2015 een proef starten om mensen op dieet te zetten alvorens tot behandeling over te gaan. Tevens start dit ziekenhuis in augustus 2015 een proef voor een chemokuur aan huis, waarbij het zich voor alsnog richt op patiënten met een kwaadaardige woekering van plasmacellen, meestal in het beenmerg. Een chemisch aangepaste vorm van aspirine NOSH-aspirine doet darmtumoren duizend maal krachtiger afnemen dan gewone aspirine.