Met bio informatica kanker opsporen in bloed
Stel je voor: aan het bed van een kankerpatiënt met een handzaam apparaatje DNA-onderzoek doen om na te gaan of de behandeling is aangeslagen. Het is nog toekomstmuziek, maar er wordt hard aan gewerkt. Onderzoeker en bio-informaticus Jeroen de Ridder gaat na hoe bij patiënten met hoofd-halskanker restjes tumor-DNA in het bloed zijn op te sporen. Dat biedt namelijk informatie over het behandelsucces of het terugkeren van tumoren.
Als je de aanwezigheid van kanker binnen een mum van tijd kunt vaststellen op basis van bloedonderzoek, dan is daar veel mee gewonnen. Voor de patiënt is bloed prikken immers veel minder belastend dan een scan maken of een hapje uit de tumor nemen (een biopt). Jeroen de Ridder en zijn collega’s onderzoeken de mogelijkheden hiervoor. DNA-onderzoek en bio-informatica vormen daarbij de basis. “In het lichaam gaan steeds cellen dood. Die worden opgeruimd. Restjes daarvan vind je terug in het bloed. Ook restjes van het DNA”, legt hij uit. “Ook tumorcellen gaan dood, bijvoorbeeld bij de behandeling van kanker. Bij deze patiënten zweven zodoende restjes celvrij tumor-DNA in het bloed.” Die restjes kun je opsporen en geven belangrijke informatie over de aanwezigheid van tumorcellen. Jeroen: “Het is zoeken naar een speld in een hooiberg, maar je kunt ze vinden.”
Tumorcellen
Doel van de bloedtest die Jeroen ontwikkelt, is om bij patiënten met hoofd-halskanker eerder, beter en gemakkelijker te kunnen monitoren of de behandeling aanslaat en of de tumor terugkeert. “Als je in bloed celvrij tumor-DNA vindt, kun je er vrijwel zeker van zijn dat er tumorcellen aanwezig zijn”, legt Jeroen uit. “De halfwaardetijd van celvrij DNA is slechts enkele tientallen minuten tot maximaal een paar uur. Dat betekent dat als je in het bloed DNA-afval van een tumorcel vindt, die tumorcel nog geen halve dag ervoor nog in leven was."
Ook de hoeveelheid celvrij tumor-DNA in het bloed is van betekenis: na een bestraling, gericht op het doden van tumorcellen, zal er meer tumor-DNA-afval in het bloed te zien zijn. Heeft de behandeling effect, dan zal de hoeveelheid tumor-DNA in het bloed na het opruimen van dat afval weer dalen. Is er vervolgens toch weer een stijging van het celvrij tumor-DNA te zien, dan is dat reden tot bezorgdheid. De behandeling is dan mogelijk niet helemaal geslaagd of er sprake is van weer nieuwe tumorcellen.
Aan het bed
Om celvrij tumor-DNA op te sporen en te analyseren, maakt Jeroen gebruik van een Nanopore: een handzaam high tech apparaatje dat DNA kan uitlezen. “De uiteindelijke gedachte is dat dit ooit aan het bed van de patiënt kan. Daarvoor heb je een heel gevoelige test nodig die ook snel en betaalbaar moet zijn. Je wilt bijvoorbeeld geen lange wachttijden.”
Het wetenschappelijk onderzoek dat hij doet met de Nanopore, is gericht op mutaties in het DNA die coderen voor hoofd-halstumoren. Een andere vorm van kanker had ook gekund, maar hij koos voor hoofd-halskanker omdat die ziekte vaak terugkeert en dat tot nu toe veelal laat wordt herkend. Ook is het bij hoofd-halskanker na een bestraling, chemokuur of operatie op een MRI-scan zelfs voor goed getrainde pathologen erg lastig om tumorweefsel en bijvoorbeeld littekenweefsel van elkaar te onderscheiden. DNA-onderzoek waarmee celvrij tumor-DNA is aan te tonen kan dan uitkomst bieden.
Duizenden computers
Voor het ontwikkelen van deze nauwkeurige test werkt Jeroen met een team van internationale talenten op het gebied van de bio-informatica. Samen zijn ze druk met tal van complexe analyses. “Het meten is het probleem niet meer, de uitdaging ligt in het analyseren van die enorme bak data vol eentjes en nulletjes”, zegt hij. “Ga maar na: de data die de Nanopore produceert na het uitlezen van enkele bloedmonsters passen al niet meer op een gemiddelde harde schijf. Je hebt het snel over ongeveer vier terabyte, ofwel 4.000 gigabytes (GB). Al die data moeten wij op een slimme manier analyseren om te achterhalen of er wel of niet celvrij tumor-DNA aanwezig is.” Voor de berekeningen en de data-analyses, gebruikt Jeroen het Utrechtse rekencluster, dat bestaat uit duizenden computers waaronder computers met snelle videokaarten.
Van wetenschap naar praktijk
Na veel werk lijkt de bloedtest op celvrij tumor-DNA in het lab inmiddels behoorlijk goed te werken. Het is dan ook niet voor niets dan Jeroens onderzoeksgroep van het Oncode Institute meer dan een miljoen euro kreeg om deze technologie verder te ontwikkelen. Een van de doelen van dit onafhankelijke instituut is om wetenschappelijk onderzoek naar de praktijk te brengen. Dat is namelijk nog een hele stap. Zo zijn contracten en afspraken nodig en moet vervolgonderzoek bij patiënten aan strengere veiligheidseisen voldoen dan dat in het lab. De financiële en praktische steun van Oncode helpt daarbij. Ook heeft Jeroen samen met twee partners, Wigard Kloosterman en Alessio Marcozzi, Cyclomics opgericht om een brug te slaan tussen wetenschap en praktijk. Ook dat helpt om de sprong naar de zorg te maken. “Het lijkt nu nog een utopie, maar ik zal er niet raar van opkijken als deze vorm van bloedonderzoek aan het bed van een patiënt op gegeven moment heel gangbaar is.”
