Mark Mensink
Universiteit van Amsterdam, Biomedical Sciences

Doel van de reis

Ondersteund door de René Vogels Stichting vertrok ik in november 2015 naar Melbourne, Australië, om stage te lopen in het laboratorium van prof. dr. Suzanne Cory aan The Walter and Eliza Hall Institute of Medical Research (WEHI). Dit betrof mijn tweede wetenschappelijke masterstage en daarmee mijn afstudeerstage. Onder directe begeleiding van dr. Cassandra Vandenberg heb ik onderzoek gedaan naar de rol van het eiwit A1 in de ontwikkeling en doorgaande groei van c-Myc-gedreven B-cel lymfomen.

Beschrijving van het onderzoek

Resistentie tegen celdood is een belangrijke eigenschap van kanker, met name van tumoren die worden gedreven door de transcriptiefactor c-Myc. Dit eiwit komt vaak tot overexpressie in kanker en is betrokken bij de regulatie van genen die functioneren in uiteenlopende celprocessen, zoals celproliferatie, celgroei, metabolisme en apoptose (gereguleerde celdood). Om de behandeling van c-Myc-gedreven kanker te verbeteren is het belangrijk om de cellulaire factoren te identificeren die essentieel zijn voor de ontwikkeling en overleving van zulke tumoren. Veel kennis over carcinogenese gedreven door c-Myc is vergaard uit onderzoek naar zogeheten Eμ-Myc-transgene muizen. In deze muizen is de expressie van c-Myc gekoppeld aan de immunoglobuline zware keten (IgH) enhancer Eμ, met als gevolg een verhoogde expressie specifiek in B-lymfocyten. Hiermee worden de c-Myc/IgH translocaties die de ontwikkeling van humaan Burkitt-lymfoom aanwakkeren nagebootst.

Constitutieve expressie van c-Myc tijdens de ontwikkeling van B-cellen resulteert in een abnormale, polyklonale expansie van non-getransformeerde pre-B-cellen. Overexpressie van alleen c-Myc zorgt niet altijd voor een neoplastische transformatie van zulke B-cellen, omdat c-Myc apoptose bevordert als de omstandigheden voor groei ongunstig zijn. Spontane mutaties in oncogenen of tumorsuppressorgenen, zoals inactivatie van het p53-netwerk, kunnen de c-Myc-geïnduceerde apoptose echter blokkeren en daarmee leiden tot de vorming van een monoklonale pre-B- of B-cel lymfoom.

B-cel lymfomen die ontwikkeld worden door Eμ-Myc-transgene muizen brengen vier anti-apoptotische eiwitten tot expressie, namelijk Bcl-2, Bcl-x_L, Mcl-1 en A1. Kunstmatige overexpressie van anti-apoptotische eiwitten kan de ontwikkeling van c-Myc-gedreven B-cel lymfomen weliswaar bespoedigen, maar het is juist van belang om te bepalen of zulke lymfomen afhankelijk zijn van deze eiwitten wanneer ze endogeen tot expressie komen. In het kader van de resistentie tegen apoptose is het voor het verbeteren van kankertherapie belangrijk om te bepalen welke anti-apoptotische eiwitten essentieel zijn voor de overleving van c-Myc-gedreven B-cellen, zowel in de pre-neoplastische fase als na maligne transformatie. Om dit te onderzoeken hebben eerdere studies Eμ-Myc-transgene muizen gekruist met muizen die een gen voor een anti-apoptotisch eiwit ontberen, zogenaamde knockout-muizen. Hieruit bleek dat een deletie van Bcl-2 geen invloed had op de ontwikkeling van Eμ-Myc-gedreven lymfomen^[1], terwijl een deletie van Bcl-x_L^[2] of zelfs een heterozygoot verlies van Mcl-1^[3] de ontwikkeling van B-cel lymfomen significant afremde.

Het anti-apoptotische eiwit A1, de muizenvorm van het humane Bfl-1, was nog niet eerder onderzocht vanwege het ontbreken van geschikte muismodellen. Het genereren van muismodellen met een A1-knockout werd voorheen bemoeilijkt door de aanwezigheid van vier A1-isoformen in het muizengenoom, maar een dergelijk muismodel is recentelijk ontwikkeld en kon daarom onderzocht worden tijdens mijn stage. Om te bepalen of A1 een potentieel doelwit kan zijn voor de behandeling van c-Myc-gedreven B-cel lymfomen, werden deze muizen gekruist met Eμ-Myc-transgene muizen. Hieruit bleek dat een A1-knockout geen invloed heeft op de overleving van Eμ-Myc-transgene muizen; de muizen bereikten het ethische eindpunt net zo snel als muizen zonder A1-knockout. Daaropvolgende analyse van hematopoietische organen (milt, lymfeknopen en thymus) en perifeer bloed toonde aan dat de ‘belasting’ van de tumor ook niet werd beïnvloed door het verlies van A1. Om te onderzoeken of het verlies van A1 invloed zou hebben op het pre-neoplastische fenotype van Eμ-Myc-transgene muizen werd de compositie van eerdergenoemde organen onderzocht in gezonde, jonge muizen. Echter werden er geen significante verschillen gevonden in de celaantallen van meerdere celtypen, waaronder pre-B en B-cellen, die worden gezien als de tumor-initiërende populaties.

Naast het bestuderen van de gevolgen van embryonale deletie van A1 hebben we de invloed van latere, geïnduceerde A1-deletie op de doorgaande groei van reeds gevestigde Eμ-Myc-gedreven lymfomen onderzocht. Dit werd gerealiseerd met een speciaal mechanisme, waarbij een tamoxifen-induceerbare Cre-recombinase op een gewenst moment voor A1-deletie kon zorgen. Eμ-Myc-gedreven lymfomen werden getransplanteerd in wild-type muizen, waarna de muizen werden behandeld met tamoxifen om A1 te deleteren. Meer onderzoek aan dit deel van het project wordt momenteel uitgevoerd door mijn collega’s, maar de resultaten suggereren dat A1 een belangrijke rol zou kunnen spelen in de doorgaande groei van getransplanteerde Eμ-Myc-gedreven B-cel lymfomen. Hopelijk kunnen we dit onderzoek binnenkort publiceren in een wetenschappelijk tijdschrift.

Persoonlijke impressie

Naar mijn mening is WEHI een geweldig instituut om biomedisch onderzoek te doen. Niet alleen is er veel expertise op het gebied van oncologie en immunologie, de faciliteiten zijn er uitstekend en, niet onbelangrijk, de sfeer is er gemoedelijk. Ik heb veel contacten overgehouden aan mijn tijd in Australië en trok ook buiten werktijd veel met collega’s op. De indruk die ik van Melbourne en Australië heb gekregen is moeilijk in het kort te beschrijven. Over het algemeen vond ik de mensen erg vriendelijk en de flora en fauna waren fantastisch. Een kleine greep hieruit: kliffen langs de oceaan, regenwouden, het koraalrif, bultruggen, kangoeroes, koala’s en pinguïns… Ik ben erg dankbaar voor wat ik naast full-time onderzoek heb gezien in negen maanden tijd! Inmiddels ben ik een PhD student aan het Nederlands Kanker Instituut in Amsterdam en doe ik onderzoek aan T-cellen. Ik hoop in de komende jaren zoveel mogelijk bij te dragen aan het verbeteren van de behandeling van kanker.

Referenties

1. Kelly, P.N., Puthalakath, H., Adams, J.M., and Strasser, A. (2007). Endogenous Bcl-2 is not required for the development of Eμ-Myc-induced B-cell lymphoma. Blood, 109, 4907-4913.
2. Kelly, P.N., Grabow, S., Delbridge, A.R., Strasser, A., and Adams, J.M. (2011). Endogenous Bcl-xL is essential for Myc-driven lymphomagenesis in mice. Blood, 118, 6380-6386.
3. Grabow, S., Delbridge, A.R., Aubrey, B.J., Vandenberg, C.J., and Strasser, A. (2016). Loss of a single Mcl-1 allele inhibits Myc-driven lymphomagenesis by sensitizing pro-B cells to apoptosis. Cell Reports, 14, 2337-2347.