Inge Ubink en Emma Wassenaar
UMC Utrecht, Chirurgische oncologie

Synopsis onderzoeksproject
Hoe en via welke routes darmkankercellen kunnen uitzaaien naar andere organen is nog grotendeels onbekend. Zowel over het ontstaan van longmetastasen als van uitzaaiingen naar het buikvlies (peritoneale metastasen) is weinig experimentele data beschikbaar. Vaak wordt aangenomen dat kankercellen via het bloed in de lever terechtkomen en via het lymfesysteem in de longen. Maar longmetastasen zouden bijvoorbeeld ook vanuit levermetastasen kunnen ontstaan. Peritoneale metastasen kunnen theoretisch ontstaan door direct doorgroei van de tumor door de wand van de darm of door tumorcellen die loslaten in de buikholte tijdens operatieve verwijdering van de darmkanker, maar ook verspreiding via bloed of lymfe is mogelijk. Een beter begrip van de metastaseringsroutes kan bijdragen aan verbetering van therapie en het vervolgen van patiënten na operaties van darmkanker of van metastasen. De onderzoeksgroep van dr. Kamila Naxerova in het Massachusetts General Hospital in Boston (VS) heeft recent een unieke techniek ontwikkeld om aan de hand van fouten in het DNA van kankercellen te reconstrueren in welke volgorde metastasen zijn ontstaan. Wij hebben in het UMC Utrecht en het St. Antonius Ziekenhuis Nieuwegein twee bijzondere weefselverzamelingen samengesteld van patiënten die geopereerd zijn aan darmkanker, met respectievelijk longmetastasen en peritoneale metastasen. Dit samenwerkingsproject geeft ons de kans om met behulp van een nieuwe techniek inzicht te krijgen in de ontstaansgeschiedenis van verschillende colorectale metastasen.

Voorafgaand op onze trip naar de Verenigde Staten, zijn er een aantal zaken die goed voorbereid moesten worden. Naast de gebruikelijke administratie zoals een visum en woonruimte, wilden wij materiaal uit Nederland meenemen om in Boston te onderzoeken. Om materiaal mee te nemen, moet er eerst tussen de beide ziekenhuizen een “Material Transfer Agreement” getekend worden. Voordat de juridische afdelingen van beide centra eens waren over de inhoud, konden in juli 2018 de definitieve handtekeningen geplaatst worden. Het inpakken kon beginnen!

Begin september 2018 arriveerden wij in een zeer zonnig en warm Boston, Massachusetts, VS. Een woonruimte regelen was zeker niet gemakkelijk, maar uiteindelijk was het ons allebei gelukt om een kamer (voor ongeveer het drievoudige bedrag ten opzichte van Utrecht ) te regelen. Als je een tijdje in het buitenland gaat wonen, bestaan de eerste dagen uit het bekijken van je nieuwe werkruimte, een Amerikaanse simkaart regelen, een social security nummer aanvragen, een fiets kopen en de dichtstbijzijnde supermarkt zoeken. Boston is een grote metropool met een overzichtelijk openbaar vervoer waardoor dit allemaal vlotjes geregeld was.

Het laboratorium van de onderzoeksgroep (figuur 1) onder leiding van onze nieuwe baas, Dr. Kamila Naxerova, was gelegen in één van de gebouwen behorende tot Massachusetts General Hospital, het grootste ziekenhuis van Boston. Het gebouw, genaamd the Navy yard, ligt zoals de naam aangeeft op het scheepsbouw terrein van Boston, aan de rivier de Charles. Het is een vrij nieuw opgeknapte wijk waar nieuwe appartement complexen staan en er werd volop gebouwd. De bekende toeristische looproute door de stad (The Freedom Trail), die in de binnenstad begint, eindigt op dit terrein bij het USS Constitution Museum.

De inrichting van het laboratorium was nog in volle gang, aangezien dr Naxerova daar in augustus 2018 is begonnen. Onze collega in het lab, een postdoc oorspronkelijk uit Taiwan, hielp ons met de benodigde apparatuur en meubels bestellen zodat we konden beginnen met onze weefselbewerking. De komende drie maanden zouden Inge en Emma werken aan hun fylogenetische analyses van naar de longen en het buikvlies uitgezaaide darmkanker. Door een fylogenetische boom te creëren van alle uitzaaiingen, een soort stamboom van de tumor, kun je iets zeggen over het uitzaaiingsproces. Het uitzaaiingsproces van kanker is belangrijk om te begrijpen, om vervolgens nieuwe therapieën te kunnen ontwerpen die specifiek de uitgezaaide cellen dood of voorkomt dat deze überhaupt ontstaan.

We hadden allebei ons eigen cohort aan patiënten waarvan we in paraffine gefixeerde weefsel hadden meegenomen. De eerste stap van het onderzoek hield in dat we het DNA uit deze weefsel zouden isoleren. Als eerste moesten we overzichten maken van alle weefsel die beschikbaar waren en tumor bevatten. Ten tweede hebben we de blokjes met tumor gesampled door met een puncher weefsel uit het blokje te drukken. We hielden per sample een cilinder over, die we hebben bewerkt met een aantal chemische middelen om de DNA moleculen over te houden. Deze chemische middelen loste het paraffine op, maakte de structuur tussen cellen kapot en vervolgens de celwanden en de wand van de celkern. Daarna werden alle moleculen weggewassen zodat we alleen nog DNA moleculen overhouden.

Met het DNA van de patiënten met uitgezaaide darmkanker hebben we vervolgens data gecreëerd door het DNA op bepaalde plekken uit te vergroten en dat te meten, door middel van de PCR techniek en fragment analyse. De data liet zien welke samples een bepaalde mutatie bezitten en welke samples niet. Door meerdere plekken in het DNA te bekijken kan je een soort mutatiematrix maken waaruit de fylogenetische boom (figuur 2) wordt opgebouwd.

Aan het einde van onze periode in het laboratorium in Boston hebben we van alle patiënten het DNA kunnen isoleren. We zijn tevens begonnen aan de tweede stap van de analyses door een aantal PCR reacties uit te voeren. De eerste fylogenetische data is genereerd waarbij interessante bevindingen zijn gedaan. Terug in Nederland wordt aan het project doorgewerkt door de postdoc Wei-Ting, die de PCR reacties uitvoert en vervolgens wordt de data in Nederland uitgelezen. De verwachting is dat we medio 2019 alle data verzameld hebben en beginnen met het schrijven van het manuscript.

Tijdens ons verblijf hebben we ons uitstekend vermaakt in de metropool Boston. Het is een geweldige stad voor onderzoekers en sportliefhebbers. We hebben geregeld lezingen bijgewoond van beroemde onderzoekers over uiteenlopende onderwerpen. Daarnaast hadden we elke week met de eigen groep een journal club waar artikelen tot in detail werden doorgesproken. In de periode dat wij in Boston zaten, is het plaatselijke honkbalteam, de Red Sox, kampioen van heel de VS geworden met een parade door de stad als afsluiting van het seizoen. Daarnaast werden er basketbal en ijshockey wedstrijden met veel plezier bezocht.

Concluderend een reis waar wij allebei zeer veel hebben geleerd op het gebied van de tumorgenetica. Voor elke Phd-student uit Nederland is het een aanrader om een deel van het onderzoek in een ander land/lab te doen. Onze dank aan de René Vogels stichting om dit op financieel gebied mogelijk te maken is zeer groot.