< Terug naar vorige pagina

Project

Het verband tussen vetsamenstelling van de patiënt, de tumor microomgeving en de therapierespons in borstkanker: naar een behandeling op maat in obesitas

Deze doctoraatsthesis gebruikt innovatieve translationele onderzoeksmethodologieën bij borstkanker, om uiteindelijk de biologie van de ziekte beter te begrijpen en gerichtere behandelingen te kunnen toepassen. De thesis onderzoekt twee groepen patiënten. Ten eerste kijkt het hoe een overmatige ophoping van lichaamsvet (adipositas) mogelijks de tumor beïnvloedt in patiënten met vroege stadia van borstkanker. Ten focust het op patiënten met uitgezaaide borstkanker, een ziekte die nog steeds ongeneeslijk is. Uitgezaaide borstkanker is moeilijk te bestuderen omdat het niet makkelijk is stalen van de uitzaaiingen te nemen voor onderzoek: door hun ligging is staalname vaak te risicovol.

Adipositas is geassocieerd met een hoger risico op hormoongevoelige borstkanker na de menopauze, en als borstkanker zich ontwikkelt gedraagt het zich ook vaak agressiever. Toch worden deze patiënten nog steeds hetzelfde behandeld als alle andere patiënten, ongeacht hun lichaamssamenstelling. Hoe het komt dat adipositas de prognose van borstkanker beïnvloedt is onderzocht in dierenmodellen en laboratoria, maar dat vertaalt zich niet noodzakelijk naar wat er aan de hand is in vrouwen met borstkanker. Aangezien de vetrijke micro-omgeving in de borst zelf waarschijnlijk een rol speelt, is het cruciaal om de interacties op microscopisch niveau te beoordelen, in patiënten.

In Hoofdstuk 3 beschrijven we de voorlopige resultaten van de FATLAS-studie, waarin adipositas op verschillende manieren gemeten wordt en stalen van borstkanker en normaal borstweefsel verzameld worden van patiënten met vroegtijdige (stadium I-III), hormoongevoelige HER2-negatieve invasieve ductale borstkanker (n=64). We laten zien hoe de verschillende metingen van adipositas met elkaar geassocieerd zijn, zowel histologisch (vetcelmetingen, ontsteking in het normale borstweefsel) als systemisch (leptine in het bloed, percentage buikvet, ...). Vervolgens lazen we op cellulair niveau het RNA uit van de tumorstalen (met single nuclei RNA-sequencing) van 11 patiënten met normale body mass index (BMI), 11 met overgewicht en 11 met obesitas  (met vergelijkbare menopauzale status en aantal lymfocyten in de tumor). Globaal gezien verschilt de cellulaire samenstelling van het tumorstaal niet tussen personen met obesitas dan wel met een normaal BMI. Differentiële genexpressie-analyse tussen patiënten met obesitas en met een normaal BMI toonde vervolgens diverse obesitas-gerelateerde effecten in het RNA-profiel van verschillende celpopulaties, met name T-cellen, B-cellen, mastcellen en vetcellen. Wanneer we patiënten groepeerden op basis van de grootte van vetcellen in het normale borstweefsel of de aanwezigheid van lokale ontsteking, werden andere associaties met celtype-specifieke RNA-profielen waargenomen dan diegenen die we geïdentificeerd hadden in obese versus niet-obese patiënten. Hoewel deze resultaten het potentieel van onze analyses benadrukken, gaan we in de toekomst eerst de kwaliteitsfiltering van onze gegevens verbeteren alvorens we aanvullende vragen zullen beantwoorden over de invloed van adipositas op borstkankerbiologie.

In Hoofdstuk 4.1 presenteren we de kennis en ervaring van 14 autopsieprogramma's in de oncologie wereldwijd om het belang alsook de uitdagingen die gepaard gaan met de implementatie van dergelijke programma's te benadrukken. Verschillende strategieën voor inclusie van patiënten worden beschreven, inclusief gerichte screening. Acht programma's werkten 24 uur per dag, 7 dagen per week, wat resulteert in een kortere tijd tussen overlijden en start van de autopsie in vergelijking met de programma's die enkel tijdens werkuren autopsies uitvoeren (4 uur versus 9 uur). De meeste programma's (n=10) slaagden en in om alle stalen binnen een mediane tijd van 12 uur na overlijden te verzamelen. Tijdens elke autopsie werd een groot aantal stalen gecollecteerd (mediaan van alle medianen: 58 stalen/patiënt), het ging zowel om bloed en andere lichaamsvochten (liquid biospies) als om tumorweefsel en normaal weefsel. Deze stalen kunnen ons unieke inzichten geven in het ontstaan van uitzaaiingen, resistentie aan bepaalde behandelingen, ziekteheterogeniteit, interacties tussen de tumor en haar directe omgeving, en kunnen ons helpen bepalen of bepaalde kenmerken van de tumor ook in liquid biopsies kunnen nagegaan worden. Bovendien kunnen uit de stalen xenograft (PDX) of organoïde (PDO) tumormodellen worden ontworpen: laboratoriummodellen die ons helpen nieuwe behandelingen te ontdekken of te begrijpen waar (on)gevoeligheid voor een behandeling vandaan komt. Met deze studie hopen we de zichtbaarheid en transparantie van programma's voor weefseldonatie na de dood te vergroten, samenwerkingen te bevorderen en de oprichting van nieuwe programma's aan te vergemakkelijken.

In Hoofdstuk 4.2 beschrijven we ons eigen weefseldonatieprogramma voor mensen met borstkanker, UPTIDER, dat het collecteren van stalen van een 31 (mediaan; minimum 5, maximum 90) uitzaaiingen en 5-8 liquid biopsies per patiënt mogelijk maakte, tot nu toe van 20 patiënten. We tonen hoe de uitgebreidheid van tumoraantasting drastisch onderschat wordt bij mensen met lobulaire borstkanker, en hoe lepto-meningeale uitzaaiingen de bloed-hersenbarrière kunnen verstoren. We tonen eveneens belangrijke intra-patiënt heterogeniteit van de klinisch relevante tumormerkers oestrogeen receptor, progesteron receptor, KI67 en tumorinfiltrerende lymfocyten. We hebben met succes tumormodellen gecreëerd uit zowel weefselstalen als liquid biopsies van patiënten met verschillende histologische subtypes van borstkanker. Ten slotte laten we zien hoe koeling het milde effect van toenemende tijd na overlijden op RNA en eiwit-expressie in tumorstalen kan tegengaan. We verwachten dat deze en toekomstige resultaten van UPTIDER zullen helpen de mechanismen achter ziekteprogressie en behandelingresistentie te ontrafelen en tools zullen bieden voor de ontwikkeling van gerichtere behandelingen. 

En tot slot, in Hoofdstuk 4.3, benadrukken we ook de intra-patiënt heterogeniteit van HER2-expressie. Een farmacologisch conjugaat van een antilichaam tegen HER2 en een chemomolecule heeft belangrijke werkzaamheid getoond bij HER2-low (HER2-1+ of HER2-2+ met negatieve in situ hybridisatie test [ISH]) uitgezaaide borstkanker. Om in aanmerking te komen voor deze therapie moet de patiënt een HER2-low tumor hebben, hetzij getest op stalen van de initiële borsttumor, hetzij getest op een uitzaaiing.  We hebben de heterogeniteit van HER2-low status binnen één patiënt onderzocht bij 10 patiënten (7 hormoongevoelige en 3 hormoonongevoelige) die deelnamen aan ons weefseldonatieprogramma UPTIDER. Post-mortem stalen van 257 uitzaaiingen en 8 borstletsels ondergingen kleuring voor HER2, alsook 41 stalen die al tijdens het leven waren afgenomen. Ze werden geclassificeerd als HER2-nul, HER2-low (HER2-1+ of HER2-2+, ISH negatief) of HER2-positief (HER2-3+ of HER2-2+, ISH-positief) volgens de internationale ASCO/CAP-richtlijnen uit 2018. HER2-nul werd verder onderverdeeld in HER2-niet detecteerbaar (geen kleuring) en HER2-ultralow (zwakke kleuring in ≤10% van de tumorcellen). Bij 8/10 patiënten kwamen HER2-low en HER2-nul uitzaaiingen samen voor, waarbij het percentage van de letsels dat HER2-low was varieerde tussen 5% en 89%. In totaal bleek 32% van de metastasen die momenteel geclassificeerd worden als HER2-nul, eigenlijk HER2-ultralow te zijn. Er werd zelfs heterogeniteit van HER2-scores binnen één orgaan waargenomen, namelijk in de lever bij 3 van de 6 patiënten met leveraantasting. Patiënten met hormoongevoelige ziekte hadden een hoger percentage HER2-low uitzaaiingen dan patiënten met hormoonongevoelige ziekte (respectievelijk 46% versus 8%). Wanneer we dan naar elke uitzaaiing individueel gingen kijken, bleken HER2-low en HER2-ultralow letsels een hoger percentage hormoongevoelige tumorcellen te bevatten dan de HER2-niet detecteerbare uitzaaiingen. In conclusie tonen we belangrijke intra-patiënt inter-uitzaaiing heterogeniteit van HER2-low status. Dit stelt de betrouwbaarheid van HER2-low status als biomerker in vraag wanneer het slechts op één biopsie wordt bepaald.

Samenvattend maakt deze thesis gebruik van innovatieve onderzoeksmethodologieën (single nuclei sequencing en uitgebreid collecteren van metingen van adipositas in Hoofdstuk 3, post-mortem weefseldonatie voor translationeel onderzoek in Hoofdstuk 4) om onze biologische kennis over borstkanker bij patiënten die er erg nood aan hebben, te verbeteren. We hopen dat onze inspanningen zullen bijdragen aan betere precisiegeneeskunde, en uiteindelijk aan een betere toekomst voor deze patiënten.

Datum:27 sep 2019 →  30 sep 2023
Trefwoorden:breast cancer
Disciplines:Kankertherapie
Project type:PhD project