< Terug naar vorige pagina
Project
Moleculaire pathogenese van hoofd- en halskanker: rol van tyrosine kinasen.
Hoofd- en halskanker (HHK) is de vijfde meest voorkomende kanker wereldwijd. Elk jaar wordt de diagnose bij een half miljoen mensen gesteld. Radiotherapie en heelkunde zijn de voornaamste behandelingsmodaliteiten. De behandeling van deze tumoren is een complex en wordt gekenmerkt door belangrijke toxiciteit. Desondanks blijven de genezingskansen beperkt. Nieuwe behandelingstrategieën zijn hierom zeer welkom, zeker indien ze de therapeutische slaagkansen kunnen verhogen zonder meer toxiciteit te veroorzaken.
In dit doctoraal proefschrift werd gepoogd nieuweaanknopingspunten te identificeren om de effectiviteit van een bestralingsbehandeling te verhogen. Met een RNA-interference gebaseerde screeningstechniek werd de ganse tyrosine kinase familie onderzocht naar proteïnes die de resistentie aan radiotherapie verhogen in HHK cel-lijnen. Met deze setup identificeerden we het FLT1 eiwit dat niet enkel radioresistentie verhoogt maar ook de celgroei stimuleert. Met western blot technieken en quantitatieve PCR konden we inderdaad de expressie en activatie van dit eiwit confirmeren in deze kanker cellen. De activatie van dit receptor eiwit leek niet veroorzaakt te zijn door activerende mutaties, maardoor productie van activerende liganden (zoals VEGFA), door de kankercellen zelf. Bijkomend onderzoek op tumor biopsies van HHK patiënten bevestigde verder dat dit FLT1-eiwit (en ligand) door bijna alle HHKs tot expressie wordt gebracht. Een zeer interessante observatie was dat FLT1 selectief tot overexpressie werd gebracht in HHK cellen. Verder werd eerder reeds aangetoond dat de kinase functie van dit eiwit niet essentieel is voor de normale weefselgroei en homeostase. Hierom verwachten we weinig toxiciteit van FLT1 gerichte therapie. Bij evaluatie van verschillende strategieën om de FLT1 kinase functie stil te leggen noteerden wedat enkel cel membraan permeabele farmaca effectief bleken. De oorzaak hiervan was dat het FLT1 eiwit zich, tegen de verwachtingen in, niet op de celmembraan bevond, maar wel intracellulair. Er dienen echter nog verscheidene horden genomen te worden voordat FLT1 gerichte therapie in klinische studies op patiënten kan worden getest. Meest essentieel hierbij is de ontwikkeling van een goede en selectieve FLT1 inhibitor, die FLT1 kan uitschakelen aan concentraties die klinisch haalbaar zijn in patiënten.
Een subgroep van HHK worden geïnduceerd door een infectie met het HPV virus. Deze tumoren, die gekenmerkt worden door p16 overexpressie, hebben een intrigerend radiobiologisch gedrag: Hoewel deze tumoren slecht gedifferentieerd zijn en zich meestal in meer geavanceerde stadia presenteren, hebben ze toch een beduidend betere prognose na radio(chemo)therapie. Bijkomend zien we ook dat deze tumoren, in contrast metde klassieke HHKs, niet responsief zijn voor hypoxie gerichte therapie. Nochtans werd reeds aangetoond dat deze beide groepen van tumoren gelijke hoeveelheden van hypoxie vertonen. In de hoop dit eigenaardige gedrag te kunnen verklaren vertrokken we van eerder gedane observaties in borstkanker cellen, waar werd getoond dat p16 de aanmaak van FLT1 activerend VEGFA kan verminderen door de werking van HIF1a te onderdrukken. HIF1aspeelt een sleutelrol in de coördinatie van de metabole processen die een cel in staat moeten stellen om te kunnen overleven bij zuurstofgebrek. Hierom leek het mogelijk dat p16/HPV positieve HHK cellen niet zouden kunnen overleven in hypoxische omstandigheden. Mogelijks wordt er hieromgeen nut gezien van hypoxie gerichte therapie. Bijkomend zou dit procesook de verhoogde radiosensitiviteit kunnen verklaren van HPV positieve tumoren: het werd reeds lang aangetoond dat hypoxie tumorcellen beschermt tegen de toxische effecten van bestraling. Met p16 knockdown experimenten konden we aantonen dat p16 de normale werking van HIF1a ondermijnt in HPV positieve HHK cellen. Verder vonden we ook dat in tumorbiopties dep16/HPV positieve HHKs de maximale VEGFA expressie ook verlaagd was. Deze data suggereren dus inderdaad dat een verminderde FLT1 activatie door gebrek aan VEGFA mogelijks aan de basis ligt van de toegenomen radiogevoeligheid van deze HPV geassocieerde tumoren. We toonden echter ook aandat p16 overexpressie de werking van HIF1a onvoldoende kan onderdrukkenom hypoxie intolerantie te veroorzaken. De reden waarom HPV positieve tumoren niet responsief zijn aan hypoxie gerichte therapie blijft hierom nog steeds onbekend.
HPV infecties geven momenteel aanleiding tot een wereldwijde epidemie van HHKs gelokaliseerd in de oropharynx. Gegevens uit de VS tonen een toename van dit kankertype met jaarlijks 2-3%. Amerikaanse studies tonen verder ook dat momenteel reeds 2/3 van de HHKs ter hoogte van de tonsillen of de tongbasis door dit virus worden veroorzaakt. Zoals hoger beschreven zijn deze tumoren gevoeliger aan radio(chemo)therapie dan de klassieke HHKs die door alcoholgebruik en roken worden veroorzaakt, maar ze zijn niet gevoelig aan hypoxie gerichte therapie. Deze factoren zullen mogelijk in de toekomst een impact hebbenop de selectie van therapie. Momenteel worden de locaal geavanceerde HPV geassocieerde HHKs van de oropharynx net zoals de klassieke HHKs behandeld met radiochemotherapie. Deze intensieve behandelingsschemas geven echter aanleiding tot belangrijke acute en laattijdige toxiciteit (zoals dysfagie en soms levenslange afhankelijkheid van sondevoeding). Patiënten met een HPV gerelateerde HHK hebben mogelijks geen nood aan dergelijke intensieve therapie. Het is mogelijk dat minder intensieve behandelingen minder toxiciteit veroorzaken maar toch even efficiënt zijn naar genezingskansen toe. Echter om studies te kunnen opstarten die deze vraagstellingen onderzoeken is het nodig een goed idee te hebben van de huidige prevalentie van HPV geassocieerde HHK tumoren in onze regio (Vlaanderen/België). Er waren echter geen gegevens hieromtrent. Epidemiologische studies toonden verder ook een zeer grote geografische variabiliteit aan,waardoor het moeilijk is een extrapolatie te maken vanuit gegevens uit de ons omringende landen. Hierom werd er een multi-centrische studie opgezet tussen de universitaire radiotherapie centra uit Vlaanderen in samenwerking met het nationale kanker register. De gevonden prevalentie van HPV geassocieerde oropharynx carcinomen was 24.78% (19.93 - 30.36%). We noteerden verder ook een toenemende incidentie van oropharynx carcinomenin Vlaanderen bij mannen zowel als vrouwen. HPV status bleek een sterkepredictor te zijn van locoregionale tumor controle na radiotherapie in multivariaat analyse. Met betrekking tot locoregionale tumor controle vonden we ook dat het toevoegen van chemotherapie de genezingskansen verbeterde in zowel HPV positieve als negatieve oropharynx carcinomen. Hierom lijkt ons het weglaten van concurrente chemotherapie geen ideale manier om de toxiciteit van een bestralingsbehandeling te verminderen bij patiënten met een HPV geassocieerde tumor.
In dit doctoraal proefschrift werd gepoogd nieuweaanknopingspunten te identificeren om de effectiviteit van een bestralingsbehandeling te verhogen. Met een RNA-interference gebaseerde screeningstechniek werd de ganse tyrosine kinase familie onderzocht naar proteïnes die de resistentie aan radiotherapie verhogen in HHK cel-lijnen. Met deze setup identificeerden we het FLT1 eiwit dat niet enkel radioresistentie verhoogt maar ook de celgroei stimuleert. Met western blot technieken en quantitatieve PCR konden we inderdaad de expressie en activatie van dit eiwit confirmeren in deze kanker cellen. De activatie van dit receptor eiwit leek niet veroorzaakt te zijn door activerende mutaties, maardoor productie van activerende liganden (zoals VEGFA), door de kankercellen zelf. Bijkomend onderzoek op tumor biopsies van HHK patiënten bevestigde verder dat dit FLT1-eiwit (en ligand) door bijna alle HHKs tot expressie wordt gebracht. Een zeer interessante observatie was dat FLT1 selectief tot overexpressie werd gebracht in HHK cellen. Verder werd eerder reeds aangetoond dat de kinase functie van dit eiwit niet essentieel is voor de normale weefselgroei en homeostase. Hierom verwachten we weinig toxiciteit van FLT1 gerichte therapie. Bij evaluatie van verschillende strategieën om de FLT1 kinase functie stil te leggen noteerden wedat enkel cel membraan permeabele farmaca effectief bleken. De oorzaak hiervan was dat het FLT1 eiwit zich, tegen de verwachtingen in, niet op de celmembraan bevond, maar wel intracellulair. Er dienen echter nog verscheidene horden genomen te worden voordat FLT1 gerichte therapie in klinische studies op patiënten kan worden getest. Meest essentieel hierbij is de ontwikkeling van een goede en selectieve FLT1 inhibitor, die FLT1 kan uitschakelen aan concentraties die klinisch haalbaar zijn in patiënten.
Een subgroep van HHK worden geïnduceerd door een infectie met het HPV virus. Deze tumoren, die gekenmerkt worden door p16 overexpressie, hebben een intrigerend radiobiologisch gedrag: Hoewel deze tumoren slecht gedifferentieerd zijn en zich meestal in meer geavanceerde stadia presenteren, hebben ze toch een beduidend betere prognose na radio(chemo)therapie. Bijkomend zien we ook dat deze tumoren, in contrast metde klassieke HHKs, niet responsief zijn voor hypoxie gerichte therapie. Nochtans werd reeds aangetoond dat deze beide groepen van tumoren gelijke hoeveelheden van hypoxie vertonen. In de hoop dit eigenaardige gedrag te kunnen verklaren vertrokken we van eerder gedane observaties in borstkanker cellen, waar werd getoond dat p16 de aanmaak van FLT1 activerend VEGFA kan verminderen door de werking van HIF1a te onderdrukken. HIF1aspeelt een sleutelrol in de coördinatie van de metabole processen die een cel in staat moeten stellen om te kunnen overleven bij zuurstofgebrek. Hierom leek het mogelijk dat p16/HPV positieve HHK cellen niet zouden kunnen overleven in hypoxische omstandigheden. Mogelijks wordt er hieromgeen nut gezien van hypoxie gerichte therapie. Bijkomend zou dit procesook de verhoogde radiosensitiviteit kunnen verklaren van HPV positieve tumoren: het werd reeds lang aangetoond dat hypoxie tumorcellen beschermt tegen de toxische effecten van bestraling. Met p16 knockdown experimenten konden we aantonen dat p16 de normale werking van HIF1a ondermijnt in HPV positieve HHK cellen. Verder vonden we ook dat in tumorbiopties dep16/HPV positieve HHKs de maximale VEGFA expressie ook verlaagd was. Deze data suggereren dus inderdaad dat een verminderde FLT1 activatie door gebrek aan VEGFA mogelijks aan de basis ligt van de toegenomen radiogevoeligheid van deze HPV geassocieerde tumoren. We toonden echter ook aandat p16 overexpressie de werking van HIF1a onvoldoende kan onderdrukkenom hypoxie intolerantie te veroorzaken. De reden waarom HPV positieve tumoren niet responsief zijn aan hypoxie gerichte therapie blijft hierom nog steeds onbekend.
HPV infecties geven momenteel aanleiding tot een wereldwijde epidemie van HHKs gelokaliseerd in de oropharynx. Gegevens uit de VS tonen een toename van dit kankertype met jaarlijks 2-3%. Amerikaanse studies tonen verder ook dat momenteel reeds 2/3 van de HHKs ter hoogte van de tonsillen of de tongbasis door dit virus worden veroorzaakt. Zoals hoger beschreven zijn deze tumoren gevoeliger aan radio(chemo)therapie dan de klassieke HHKs die door alcoholgebruik en roken worden veroorzaakt, maar ze zijn niet gevoelig aan hypoxie gerichte therapie. Deze factoren zullen mogelijk in de toekomst een impact hebbenop de selectie van therapie. Momenteel worden de locaal geavanceerde HPV geassocieerde HHKs van de oropharynx net zoals de klassieke HHKs behandeld met radiochemotherapie. Deze intensieve behandelingsschemas geven echter aanleiding tot belangrijke acute en laattijdige toxiciteit (zoals dysfagie en soms levenslange afhankelijkheid van sondevoeding). Patiënten met een HPV gerelateerde HHK hebben mogelijks geen nood aan dergelijke intensieve therapie. Het is mogelijk dat minder intensieve behandelingen minder toxiciteit veroorzaken maar toch even efficiënt zijn naar genezingskansen toe. Echter om studies te kunnen opstarten die deze vraagstellingen onderzoeken is het nodig een goed idee te hebben van de huidige prevalentie van HPV geassocieerde HHK tumoren in onze regio (Vlaanderen/België). Er waren echter geen gegevens hieromtrent. Epidemiologische studies toonden verder ook een zeer grote geografische variabiliteit aan,waardoor het moeilijk is een extrapolatie te maken vanuit gegevens uit de ons omringende landen. Hierom werd er een multi-centrische studie opgezet tussen de universitaire radiotherapie centra uit Vlaanderen in samenwerking met het nationale kanker register. De gevonden prevalentie van HPV geassocieerde oropharynx carcinomen was 24.78% (19.93 - 30.36%). We noteerden verder ook een toenemende incidentie van oropharynx carcinomenin Vlaanderen bij mannen zowel als vrouwen. HPV status bleek een sterkepredictor te zijn van locoregionale tumor controle na radiotherapie in multivariaat analyse. Met betrekking tot locoregionale tumor controle vonden we ook dat het toevoegen van chemotherapie de genezingskansen verbeterde in zowel HPV positieve als negatieve oropharynx carcinomen. Hierom lijkt ons het weglaten van concurrente chemotherapie geen ideale manier om de toxiciteit van een bestralingsbehandeling te verminderen bij patiënten met een HPV geassocieerde tumor.
Datum:1 okt 2008 → 28 feb 2014
Trefwoorden:Radio therapy
Disciplines:Morfologische wetenschappen, Oncologie, Genetica, Systeembiologie, Moleculaire en celbiologie
Project type:PhD project