De rol van TOP3B in AR-gereguleerde transcriptie en genomische stabiliteit in prostaatkanker.

Prostaatkanker is de tweede meest gediagnosticeerde kanker bij mannen, met geschat 1.1 miljoen diagnoses wereldwijd in 2012, wat goed is voor 15% van alle gediagnosticeerde kankers. De klinische diagnose van prostaatkanker is gebaseerd op drie klinische kenmerken, namelijk het rectaal toucher, het prostaatspecifiek antigeen (PSA) en prostaatbiopten. Eens gediagnosticeerd, is het geweten dat prostaatkanker een ziekte is met zeer variabele uitkomsten, variërend van indolente gelokaliseerde tot zeer agressieve metastatische prostaatkanker. Zowel klinisch als biologisch hebben we nog steeds beperkte kennis over wat echt het agressieve gedrag van deze ziekte bepaalt, wat ons beperkt in het toepassen van zogenaamde personalized medicine. De hypotheses die in dit proefschrift zijn gevormd, zijn gebaseerd op dit hiaat in onze kennis over prostaatkanker en het doel van ons onderzoek was om een beter inzicht te krijgen in de klinische en moleculaire oorzaken van het letale fenotype van prostaatkanker.

Hiertoe hebben we in het eerste deel (hoofdstuk 3 en 4) twee systematische literatuurstudies uitgevoerd. In de eerste systematische literatuurstudie hebben we geëvalueerd of een negatieve multiparametrische MRI van de prostaat de diagnose van significante prostaatkanker op basis van biopsieresultaten kon uitsluiten. Dit zou zeer relevant zijn in de diagnostische setting, omdat clinici in een ideale wereld alleen klinisch relevante tumoren zouden wensen te detecteren. Als een biomerker (zoals een MRI) met grote zekerheid zou kunnen bepalen dat er geen klinisch relevante tumor zal worden gevonden bij een biopsie, dan zou het uitvoeren van een invasieve test zoals transrectale biopsieën overbodig worden. Hoewel de vraag eenvoudig lijkt, was het antwoord op basis van onze literatuurstudie niet zo duidelijk. Een groot probleem is dat er geen consensus is over wat significante prostaatkanker juist is, wat leidt tot een breed scala aan toegepaste definities in verschillende studies. Op basis van de huidige literatuur kan een multiparametrische MRI als triage-test om te beslissen geen biopten uit te voeren daarom nog steeds niet worden aanbevolen. Van zodra patiënten worden behandeld voor wat men denkt dat significante prostaatkanker is, worden patiënten opgevolgd door herhaalde PSA-metingen, hetgeen een prostaatspecifieke biomerker is. Als tijdens de opvolging de PSA-waarde tot een bepaalde drempel stijgt, hebben patiënten een biochemisch recidief. PSA-recidief is echter slechts een surrogaat eindpunt en de associatie met harde eindpunten, zoals de ontwikkeling van metastasen op afstand of prostaatkanker specifieke mortaliteit, is nog steeds onzeker. In kader hiervan hebben we de tweede systematische literatuurstudie uitgevoerd om te evalueren of patiënten met PSA-recidief een slechtere overleving hebben en, zo ja, welke klinische kenmerken het meest prognostisch hiervoor zijn. Op basis van onze literatuurstudie kunnen we concluderen dat PSA-recidief inderdaad geassocieerd is met harde eindpunten, maar de impact ervan (zijnde de toename van het risico op overlijden bij een PSA-recidief) is beperkt. Sommige tumoreigenschappen kunnen inderdaad het risico op mortaliteit voorspellen bij patiënten met PSA-recidief, maar opnieuw blijft de voorspellende kracht beperkt.

Hiertoe evalueerden we in het tweede deel (hoofdstuk 5) of de Decipher® genomische test, een test gebaseerd op de expressie van 22 tumor-gerelateerde genen, beter zou kunnen voorspellen welke patiënten een slechte prognose hebben na chirurgische behandeling. Wij stelden de hypothese dat een test die is gebaseerd op de expressie van meerdere kanker-gerelateerde genen, de tumorbiologie beter kan weergeven ten opzichte van klinische tumoreigenschappen. Voor deze studie verzamelden we tumormonsters van twee klinisch identieke cohorten met tegenovergestelde uitkomsten (één groep ontwikkelde metastasen, de tweede groep niet ondanks langdurige opvolging). Op basis van klinische eigenschappen kon de uitkomst van de patiënten in deze studie dan ook niet onderscheiden worden. Ondanks de homogene patiëntengroep, bevestigden we inderdaad dat de Decipher®-test nog steeds kon voorspellen of een patiënt metastatische recidieven zou ontwikkelen na 10 jaar opvolging na de primaire behandeling. Zoals verwacht hebben biomerkers die de tumorbiologie weerspiegelen een groot potentieel om patiënten met letale ziekte te identificeren, zelfs wanneer klinische kenmerken dit tegenspreken.

Het is duidelijk dat het begrijpen van de onderliggende tumorbiologie de basis is voor de ontwikkeling van betere diagnostische, therapeutische en prognostische hulpmiddelen. Dit was onze motivatie om de studies uit te voeren zoals beschreven in het derde en laatste deel (hoofdstuk 6 en 7). In hoofdstuk 6 voerden we een geïntegreerde analyse uit van copy number aberraties (amplificaties en deleties) en tumor-genexpressie, wat ons leidde tot de identificatie van AZIN1 als potentiële drijvende kracht van metastatische progressie bij prostaatkanker. Onze in vitro analyses bevestigden inderdaad dat het moduleren van AZIN1-expressieniveaus leidt tot veranderde proliferatie- en migratiesnelheden, kenmerken die specifiek zijn voor een metastatisch fenotype. Bovendien veronderstellen we op basis van onze huidige experimentele resultaten dat AZIN1 zijn effecten uitoefent door de extracellulaire matrixsamenstelling te veranderen, wat essentieel is voor cellen om te kunnen ontsnappen uit de prostaat. Toekomstige experimenten zullen dit onderzoekspad nader onderzoeken.

Sterk vereenvoudigd is de transitie van een normale cel naar een kankercel meestal gebaseerd op de accumulatie van genetische afwijkingen als gevolg van DNA-schade. Daarom is het van groot belang om de oorzaken van DNA-schade bij de ontwikkeling van kanker te identificeren. Gebaseerd op een uniek prostaatkankergeval dat een enorme hoeveelheid amplificaties en deleties in zijn genoom had en ook een mutatie vertoonde in TOP3B (een mutatie waarvan voorspeld werd dat het schadelijk is voor de eiwitfunctie), stelden we in hoofdstuk 7 de hypothese dat TOP3B essentieel is voor het handhaven van de stabiliteit van het genoom door de accumulatie van R-loops tijdens transcriptie. R-loops zijn driestrengige nucleïnezuurstructuren die ontstaan tijdens transcriptie en die zeer gevoelig zijn voor DNA-schade. Op basis van ons onderzoek hebben we aangetoond dat het activeren van androgeen-receptor gemedieerde transcriptie in prostaatkankercellen leidt tot een enorme toename van de vorming van R-loops, wat nog meer uitgesproken is bij het uitschakelen van TOP3B. Deze gegevens hebben de weg geëffend voor verder onderzoek naar de effecten van TOP3B en R-loops op de ontwikkeling van DNA-schade en carcinogenese.

Samen bieden deze studies een beter begrip van de klinische en moleculaire aspecten van significante prostaatkanker. Op basis van onze gegevens hebben we zowel AZIN1 als TOP3B geïdentificeerd als nieuwe lijnen van onderzoek naar prostaatkanker.