Promotors:
Frank Speleman (Ugent)
Project Partners:
Ugent
Budget uitgereikt door Kom op tegen Kanker:
€65.000
Samenvatting
Een belangrijke eigenschap die kankercellen moeten verwerven is het opbouwen van genomische instabiliteit, dewelke vervolgens genetische plasticiteit medieert en belangrijk is in zowel het ontstaan alsook de progressie van kanker. Het genereren van mutaties in genen betrokken in het herstel van DNA schade speelt hierbij een belangrijke rol, finaal leidende tot het accumuleren van diverse genetische events. Wanneer echter de hoeveelheid geaccumuleerde DNA schade te groot wordt, kan dit echter een negatieve impact hebben op de groei en conditie van kankercellen, een conditie die benoemd wordt als replicatieve stress (RS). Er werd reeds bewezen dat kankercellen zich hieraan kunnen aanpassen door het verwerven van RS resistentie. De nieuwste gerichte behandelingsmethodes om kankercellen te bestrijden spelen hierop in en richten zich op eiwitten die een cruciale rol spelen in DNA schade herstel. Door deze mechanismen farmacologisch te inhiberen wordt er in de kankercel meer schade geaccumuleerd, en dus ook meer RS geïnduceerd tot op een level dat te hoog is voor de kankercel om te kunnen overleven.
Neuroblastoom (NB) is een zeer agressieve pediatrische tumor die ontstaat uit het sympatisch zenuwstelsel en tot op heden zijn de overlevingskansen voor hoog-risico patiënten bijzonder laag. Terwijl precisiebehandeling een sterke opmars kent voor de bestrijding van verschillende types kanker, is het succes van gerichte behandeling van NB tumoren erg beperkt en is er slechts een overleving van 50 procent. Hoog-risisco NB wordt op genomisch vlak gekenmerkt door MYC(N) amplificatie in de helft van de patiënten in combinatie met focale DNA kopie nummer wijzigingen zoals het verlies van de chromosoomarm 1p en winst van chromosoomarmen 2p en 17q. Door MYC(N) als sleutel oncogen wordt RS ook in deze kankerentiteit geaccumuleerd, en het belang van DDR genen in de opbouw van RS resistentie gedurende NB tumorontwikkeling kon door onze onderzoeksgroep gekoppeld worden aan ondermeer de amplificatie van genen die terug te vinden zijn chromosome 17q, waaronder BRCA1, RAD51 en BRIP1.
In dit project focus ik mij op de mogelijke rol van ‘cycline dependent kinase’ (CDK12) in NB tumorigenese. CDK12 wordt ook gecodeerd door 17q en is reeds gekend voor zijn belangrijke rol in het controleren van de transcriptie van genen betrokken in DNA schade herstel, waaronder BRCA1 en RAD51. Door gebruik te maken van een kleine molecule, THZ531, kan CDK12 farmacologisch geïnhibeerd worden, waardoor de transcriptie van de factoren belangrijk bij DNA schade herstel onderdrukt wordt. In de context van dit onderzoeksproject heb ik NB-cellijnen behandeld met THZ531 en heb ik vastgesteld dat de overleving van deze cellen sterk gereduceerd wordt, gepaard gaande met een toename in DNA schade. Omdat monotherapie van patiënten vaak leidt tot herval, koos ik ervoor om op zoek te gaan naar een combinatie met THZ531 die leidt tot een additief of synergistisch effect op de viabiliteit van NB cellen. Onverwachts resulteerde de combinatie van THZ531 met Nutlin-3 (TP53-MDM2 inhibitor) in een zeer sterk synergisme in p53 mutante NB cellijnen. Aangezien p53 mutaties zelden voorkomen bij primaire NBs (slechts 1% van de gevallen), maar sterkt aangerijkt worden bij herval (15% van de patiënten), biedt deze interessante bevinding mij de mogelijkheid om verder uit te diepen welke moleculaire mechanismen dit synergisme veroorzaakt, om zo een stap vooruit te zetten in het vinden van een tweedelijns therapie voor de moeilijk behandelbare NB cases na herval. In een laatste stap van de pre-klinische evaluatie van deze drug combinatie zal ik verder evalueren wat de onderliggende moleculaire mechanismen zijn die dit synergisme ondersteunen door middel van transcriptoom analyse en zal ik deze combinatie therapie verder evalueren door gebruik te maken van NB organoid culturen, alsook organoid culturen van een reeks van verschilldende types normale humane weefsels, om zo verder mogelijke toxische effecten te kunnen inschatten.
Neuroblastoom (NB) is een zeer agressieve pediatrische tumor die ontstaat uit het sympatisch zenuwstelsel en tot op heden zijn de overlevingskansen voor hoog-risico patiënten bijzonder laag. Terwijl precisiebehandeling een sterke opmars kent voor de bestrijding van verschillende types kanker, is het succes van gerichte behandeling van NB tumoren erg beperkt en is er slechts een overleving van 50 procent. Hoog-risisco NB wordt op genomisch vlak gekenmerkt door MYC(N) amplificatie in de helft van de patiënten in combinatie met focale DNA kopie nummer wijzigingen zoals het verlies van de chromosoomarm 1p en winst van chromosoomarmen 2p en 17q. Door MYC(N) als sleutel oncogen wordt RS ook in deze kankerentiteit geaccumuleerd, en het belang van DDR genen in de opbouw van RS resistentie gedurende NB tumorontwikkeling kon door onze onderzoeksgroep gekoppeld worden aan ondermeer de amplificatie van genen die terug te vinden zijn chromosome 17q, waaronder BRCA1, RAD51 en BRIP1.
In dit project focus ik mij op de mogelijke rol van ‘cycline dependent kinase’ (CDK12) in NB tumorigenese. CDK12 wordt ook gecodeerd door 17q en is reeds gekend voor zijn belangrijke rol in het controleren van de transcriptie van genen betrokken in DNA schade herstel, waaronder BRCA1 en RAD51. Door gebruik te maken van een kleine molecule, THZ531, kan CDK12 farmacologisch geïnhibeerd worden, waardoor de transcriptie van de factoren belangrijk bij DNA schade herstel onderdrukt wordt. In de context van dit onderzoeksproject heb ik NB-cellijnen behandeld met THZ531 en heb ik vastgesteld dat de overleving van deze cellen sterk gereduceerd wordt, gepaard gaande met een toename in DNA schade. Omdat monotherapie van patiënten vaak leidt tot herval, koos ik ervoor om op zoek te gaan naar een combinatie met THZ531 die leidt tot een additief of synergistisch effect op de viabiliteit van NB cellen. Onverwachts resulteerde de combinatie van THZ531 met Nutlin-3 (TP53-MDM2 inhibitor) in een zeer sterk synergisme in p53 mutante NB cellijnen. Aangezien p53 mutaties zelden voorkomen bij primaire NBs (slechts 1% van de gevallen), maar sterkt aangerijkt worden bij herval (15% van de patiënten), biedt deze interessante bevinding mij de mogelijkheid om verder uit te diepen welke moleculaire mechanismen dit synergisme veroorzaakt, om zo een stap vooruit te zetten in het vinden van een tweedelijns therapie voor de moeilijk behandelbare NB cases na herval. In een laatste stap van de pre-klinische evaluatie van deze drug combinatie zal ik verder evalueren wat de onderliggende moleculaire mechanismen zijn die dit synergisme ondersteunen door middel van transcriptoom analyse en zal ik deze combinatie therapie verder evalueren door gebruik te maken van NB organoid culturen, alsook organoid culturen van een reeks van verschilldende types normale humane weefsels, om zo verder mogelijke toxische effecten te kunnen inschatten.