Actueel

Van vuilniszakjes tot schatkistjes

Welke rol spelen de geheimzinnige kleine blaasjes, EV’s, in ons lichaam? En vooral welke rol spelen zij bij kanker?

3 likes
Leestijd 10 min

Hero alt/video title

Elke cel stoot ze uit en neemt ze op: extracellulaire blaasjes, ook wel EV’s of extracellular vesicles genoemd. Kunnen zij een pad zijn naar een nieuwe therapie tegen kanker? Guido Jenster is professor experimentele urologische oncologie. Zijn carrière is gewijd aan onderzoek naar prostaatkanker, de kankersoort die een op de acht mannen krijgt tijdens hun leven.

Guido Jenster en Ellen Schenk, de subsidieadviseur die Erasmus MC wetenschappers van de afdeling Urologie helpt bij subsidie aanvragen, overleggen in Guido’s kantoor.

Waar zijn jullie mee bezig?

Guido: “Met de zoveelste subsidie aanvraag. De financiering van de wetenschap staat onder druk. Je komt nauwelijks meer aan onderzoek toe. Het is complex. Een ander model universiteit waar samenwerking in plaats van competitie centraal staat is misschien een oplossing. Vrijwel alle researchers die ik de afgelopen tijd spreek, zijn ondertussen het grootste deel van hun tijd bezig met het werven van fondsen die ze door de lage slagingskans waarschijnlijk niet gaan krijgen. En dat om hun baan te behouden en om onderzoek te kunnen blijven doen.”

Ellen: “Maar alles goed en wel, voorlopig hebben we een prachtig nieuw project gehonoreerd gekregen met een Marie Curie grant van de Europese Commissie. Het project hebben we proEVLifeCycle genoemd. Het is een Europese samenwerking tussen universiteiten, onderzoeksinstituten en bedrijven.”

Wat is het doel van het project?

Guido: “Het doel is de rol uit te zoeken die extracellulaire blaasjes spelen bij kanker. EV’s zijn piepkleine blaasjes die een rol spelen bij informatie overdracht tussen cellen. Via EV’s praten cellen met elkaar. Ze bevatten een deel van de inhoud van de cellen in je lichaam en wisselen via eiwitten en RNA moleculen informatie uit. Ze zijn klein. Een compacte cel is ongeveer tienduizend nanometer, dat is een honderdste millimeter en al niet met het blote oog te zien. Een EV is een factor honderd kleiner en dus maar honderd nanometer. Zeer klein dus.”

Hoe heb je de EV’s ontdekt?

“Ze zijn niet mijn ontdekking. We kennen EV’s al sinds de jaren tachtig en negentig van de vorige eeuw. De focus lag toen op de rol die zij spelen in het immuunsysteem. Het onderzoek waar wij ons op richten, en dit is relatief nieuw, is de rol die zij spelen bij kanker. Dat begon voor mij in 2003 toen ik op zoek was naar eiwitten in het bloed van patiënten die van de tumor afkomstig zijn. De gedachte was dat als we tumoreiwitten vinden, we een ideale biomarker zouden hebben. Een biomarker is een signaalstof die aangeeft dat er bijvoorbeeld kanker aanwezig is en die ons vertelt hoe het met de eventuele tumor gaat. En die biomarker hebben we gevonden!”

Hoe vind je die stofjes?

“Het is verschrikkelijk moeilijk om deze eiwitten uit het bloed te filteren omdat er gigantisch veel verschillende eiwitten in het bloed zwerven. We wilden weten wélke eiwitten er van de tumor afkomstig waren. Dat deden we met een muismodel waarin we een humane tumor lieten groeien. Op deze manier wisten we precies welk eiwit van de tumor afkomstig was want een humaan eiwit moest wel van de tumor afkomstig zijn. We vonden zo’n 40 verschillende humane eiwitten. Maar wat we zagen verbaasde ons zeer, want slechts vier eiwitten waren eiwitten die door een cel worden uitgescheiden, de rest was afkomstig van eiwitten die zich normaliter binnen de cel ophouden. We konden dit toen nog niet goed verklaren.”

Hoe zat dat in elkaar?

“De vraag was dus hoe die eiwitten die zich normaliter binnen de cel bevinden in het bloed van de muis terecht konden komen. Ik dacht aanvankelijk dat de eiwitten afkomstig waren uit necrotische of apoptotische cellen. Dat zijn simpel gezegd dode cellen. Het kwartje viel toen ik in 2006 op een congres was in de Verenigde Staten. Er kwam iemand naar me toe die zei aan dezelfde eiwitten te werken als waar wij mee bezig waren. Zij zei toen dat al die eiwitten die wij aan het onderzoeken waren in extracellulaire vesicles (EV’s) zitten. Deze blaasjes worden uitgescheiden door de cel en in de blaasjes bevinden zich de cytoplasmatische eiwitten (de eiwitten die zich binnen de cel bevinden) die we in het bloed vonden, Dat was dus de verklaring! Toen wist ik dat ik keek naar eiwitten die door de tumor in de EV’s waren uitgescheiden en dat ze kleine schatkistjes zijn die ons heel veel kunnen vertellen als we ze maar zouden kunnen isoleren, aantonen en openen.”

Het roddelcircuit van je lichaam verklapt de aanwezigheid van een tumor

Wat schoot je er mee op?

“Heel veel! We verdiepten ons in de kennis die er was over de vesicles en startten ons eigen onderzoek. We wilden weten welke rol de blaasjes spelen bij kanker. Aanvankelijk werd gedacht dat de EV’s een soort vuilniszakjes waren voor de cel. Inmiddels weten we dat de blaasjes een actieve rol spelen in de communicatie tussen cellen. Als het over kanker gaat weten we nu ook dat er blaasjes zijn die weefsel voorbereiden op de komst van tumorcellen. Die dus een rol spelen bij uitzaaiingen van kanker, bijvoorbeeld in het bot. De blaasjes zorgen ervoor dat de tumorcel zich happier voelt in zo’n voorbereidde omgeving. De kans op overleving van een kankercel is groter gemaakt door de blaasjes. Het exacte mechanisme snappen we nog niet. Of dit toevallig is of aangestuurd. We willen ook graag kunnen verklaren waarom er een gigantische hoeveelheid vesicles door een cel wordt uitgescheiden, We hebben het dan over 2000 vesicles per uur. Dit is bekend van in vitro (reageerbuis) kankercellen. Of dit ook zo is bij gezonde cellen en in in vivo (in levende organismen) systemen, is onbekend.”

Waarom maakt de cel de blaasjes? Wat is de noodzaak van de communicatie tussen de cellen?

“In ons lichaam met ongeveer veertig biljoen cellen, is communicatie tussen cellen essentieel om alle processen op cel-, weefsel-, orgaan- en organisme-niveau af te stemmen. Dat gebeurt onder andere met elektrische signalen, eiwitten zoals groeifactoren, metabolieten zoals hormonen, maar dus ook met die vesicles. Welke rollen die EV’s hebben en hoe belangrijk ze zijn bij cel-cel communicatie beginnen we nu pas te begrijpen. We weten inmiddels  dat bepaalde ziektebeelden zoals kanker, EV’s misbruiken om hun omgeving aan te passen in hun voordeel; zeg maar fake news verspreiden. Als een kankercel via EV’s een immuuncel blind maakt voor het herkennen en opruimen van de kankercel, heeft de patiënt een probleem. Om dit soort voorbeelden te begrijpen, moeten we de hele levensloop van EV’s in kaart brengen, zowel in de normale situatie als in ziekte. Met die kennis kunnen we stappen maken met het genereren van urine- en bloedtesten die ziekte opsporen en met mogelijk nieuwe therapieën tegen die vesicles.”

Hoe worden de EV’s gemaakt?

“Ze worden gevormd in de cel. Dat gebeurt op twee manieren. De eerste manier is dat er een afsnoering van de celmembraan ontstaat die een blaasje vormt met daarin allerlei eiwitten en RNA’s. De tweede manier is binnen de cel, in een endosoom, een ballonnetje dat insnoert en blaasjes in die endosoom krijgt. De inhoud van het  endosoom kan ook de cel verlaten door het fuseren van de endosoom met de celmembraan en vervolgens alle EV’s uit te scheiden. We willen weten hoe deze blaasjes worden gemaakt. Dat is belangrijk omdat we willen begrijpen hoe wordt bepaald welke eiwitten er in de EV’s terechtkomen. We weten dat dit gedeeltelijk een actief proces is dat geleid wordt door weer andere specifieke eiwitten in een escortsysteem. We kennen deze details nu nog niet. Naast allerlei eiwitten komen er ook RNA’s in de vesicles terecht. Die escort eiwitcomplexen kunnen een bepaalde affiniteit hebben met bepaalde RNA’s. We willen weten hoe dat werkt.”

Waarom wil je dat precies weten? Waar kan het onderzoek toe leiden?

“Naar een nieuwe anti-kankertherapie. Omdat de blaasjes boodschappen overbrengen die je misschien niet wilt laten overbrengen, kun je zoeken naar een manier om dat te beïnvloeden. Met welke stofjes zou je dat kunnen doen? Mijn gedachte is dat wanneer een cel geen EV’s meer kan produceren hij dood gaat. De eiwitten die betrokken zijn bij de productie van de EV’s zijn wel bekend. Wanner je deze eiwitten vernielt vindt de cel dat afgrijselijk. Maar hij blijft vesicles maken! Hij probeert eromheen te werken om die EV’s maar te kunnen produceren. Dat geeft aan dat het maken van de EV’s heel belangrijk is voor de cel want hij heeft allemaal trucjes om toch maar blaasjes te produceren, zelfs al zit je ‘m te pesten bij het maken ervan. We hebben nog nooit een cel gezien die geen blaasjes maakt of deze niet opneemt. Die lijken niet te bestaan. De productie van vesicles remmen zal dus erg moeilijk zijn. We willen graag medicijnen maken die de opname van kankervesicles door gezonde cellen verhindert. Wanneer de EV’s zo belangrijk zijn voor de tumor om uit te zaaien dan heb je een mogelijkheid voor het genereren van een therapie. Als de tumorcel zijn omgeving niet meer kan aanpassen naar wat hij graag wil, dan hebben we een fantastisch nieuw medicijn.”

Welke rol speelt het Europese project hierin?

“In het consortium onderzoekt iedereen een eigen onderdeel van de levenscyclus van de blaasjes. Hoe ze worden geproduceerd, hoe ze worden uitgescheiden en opgenomen, hoe ze hun communicatietaak vervullen, en wat  hun effect is op de cellen die ze opnemen. Alle tien partners krijgen een PhD student. Binnen het project zullen ze ook stages vervullen aan andere instituten. Alle aspecten van de levenscyclus van de EV’s komen aan bod in het project. Daarbij wordt ook gewerkt aan nieuwe technieken die nodig zijn, vooral omdat de vesicles zo klein zijn. Ze tellen, vastpakken en isoleren is veel lastiger dan voor cellen. De eerste stappen daarvoor hebben we al gezet hier in Rotterdam. Het grootste probleem is hoe je EV’s van een gezonde cel en van een tumorcel van elkaar kunt onderscheiden. Als minder dan een op de miljoen vesicles per milliliter lichaamsvocht van een kankercel afkomstig is, hoe isoleer je ze dan?”

Weet je al hoe je dit moet aanpakken?

“De buitenkant van de gezonde en de tumor EV’s lijkt erg op elkaar. In een ander project zijn we bezig om voor elk tumortype een antilichaam te maken dat alleen maar de vesicles van tumorcellen herkent en niet de normale cellen. We maken miljarden antilichamen tegen kankercellen en dan zoeken we welke antilichamen alléén kanker EV’s herkennen en geen vesicles van normale cellen. We hebben een protocol en strategie ontwikkeld dat blijkt te werken. De resultaten van dit onderzoek zullen we natuurlijk ook inbrengen in proEVLifeCycle. We zoeken een financier die ons kan helpen om antilichamen te gaan maken voor álle tumorsystemen.”

Bijna aan het eind van het interview zijn we dus even terug bij financiering van onderzoek. Van de kleine schatkistjes in ons lichaam naar de minder gevulde schatkist met onderzoeksgeld. Ellen en Guido beschrijven het gevoel van machteloosheid dat leeft bij veel wetenschappers. Ellen: “Het grote probleem in de wetenschap is hoe je het geld voor je onderzoek moet binnenhalen. Ondertussen is de slagingskans op verkrijgen van onderzoeksgeld sterk verminderd. Gewoon al doordat er meer mensen van afhankelijk zijn geworden. Er vissen steeds meer onderzoeksgroepen in dezelfde vijver. Ook geeft Nederland minder van haar BNP uit aan onderzoek in vergelijking met de ons omringende landen en investeert de Nederlandse overheid relatief zelfs minder in onderzoek dan een aantal Oost-Europese landen.(Klik op deze link voor meer informatie over dit onderwerp. red.) De samenwerking met het bedrijfsleven om ons onderzoek te financieren dwingt ons tot keuzes die we niet graag maken om ons werk te kunnen blijven doen: de universiteit levert de kennis en data, maar deelt vrijwel niet in de mogelijke opbrengst ervan.”

En hoe zit dat in ProEVLifeCycle?

Ellen: “Daar is het gelukkig anders, het project is 100% gefinancierd door de Europese Unie. De twee bedrijven die erin vertegenwoordigd zijn werken op dezelfde basis als de onderzoeksinstituten. Ook zij krijgen een PhD student die een specifiek onderdeel van de levenscyclus van de EV’s gaat bestuderen.” Guido: “Het is heerlijk om te zien dat ondanks de extreem lage slagingskans, deze aanvraag het heeft gehaald. De wetenschap vindt en stimuleert elkaar. Zo is het geweldig dat we proEVLifeCycle zijn gestart vanuit een eerdere samenwerking: het eerste Movember project in Global Action Plan 1 (GAP1). De komende vier jaar werken we samen in een geweldig EU project dat veel nieuw wetenschappelijk inzicht zal opleveren en op termijn hopelijk een nieuwe kankertherapie!”

Projectwebsite en partners

www.proevlifecycle.eu
Erasmus Universitair Medisch Centrum Rotterdam (Erasmus MC), Nederland Cardiff University, Groot-Brittannië
University of Turku, FinlandAIT Austrian Institute of Technology, Wenen, Oostenrijk
CIC bioGUNE, Asociacion Centro de Investigacion Cooperative en Biociencias,     Derio, Spain INSERM – Institute of Psychiatry and Neurosciences of Paris, Frankrijk
Fundación del Sector Público Estatal Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas Carlos III, Madrid, Spanje
GenomeScan B.V., Leiden, Nederland
Anaxomics Biotech, S.L., Barcelona, Spain
University Medical Center Utrecht, Utrecht, Nederland