Eitwitten in leukemiecellen

De behandeling van kinderen met leukemie moet verder worden verbeterd door het verhogen van het genezingspercentage én het verminderen van bijwerkingen van de therapie. Hiervoor is het nodig om beter te kunnen voorspellen welke patiënten een hoge kans hebben om met de huidige therapie te genezen en welke niet. Om dit te kunnen bereiken is het noodzakelijk om te onderzoeken waarom sommige kinderen wel en andere niet genezen. Het beloop van de ziekte wordt bepaald door afwijkingen in het DNA van de leukemiecellen. Deze DNA-afwijkingen zorgen ervoor dat er in de leukemiecellen afwijkende eiwitten worden gemaakt die het verloop van de leukemie bepalen. Veel van deze eiwitten zijn onbekend. Het voorgestelde onderzoek heeft als doel vast te stellen welke eiwitten bepalen hoe de ziekte verloopt. Uiteindelijk doel is om te onderzoeken of er medicijnen kunnen worden ontwikkeld tegen deze eiwitten zodat heel gerichte behandelingen mogelijk worden voor ieder type leukemie bij kinderen (zogenaamde “targeted therapy”).  

Het vervolg

Bij het begin van dit onderzoek was nog niet bekend welke techniek het meest geschikt zou zijn om die eiwitten te identificeren die het verloop van de leukemie bepalen. In het afgelopen jaar is een geschikte techniek getest en uiteindelijk geselecteerd en verder verfijnd voor dit specifieke onderzoek. Inmiddels zijn al een aantal eiwitten gevonden die sterk verdacht worden van een actieve rol in het verloop van leukemie. Deze eiwitten hebben inzicht gegeven in het verschil tussen leukemiecellen en gezonde cellen.  
 
Recent heeft Dr. Petricoin van de George Mason University in de USA contact gezocht om een samenwerkingsverband aan te gaan voor de identificatie van eiwitten die belangrijk zijn voor het wel of niet genezen van kinderen met leukemie. Dr. Petricoin leidt een groep onderzoekers die bekend staat als een van de beste van de wereld op het gebied van eiwitonderzoek. Zij hebben een nieuwe techniek ontwikkeld die zeer geschikt is om de activiteit van eiwitten te vergelijken tussen patiënten die goed reageren op therapie en patiënten die slecht reageren op therapie.  
In de loop van 2007 is een afvaardiging van het Sophia onderzoeksteam met materiaal van patiënten naar de George Mason University gegaan om daar, in samenwerking met de groep van dr. Petricoin, meer eiwitten te identificeren die belangrijk zijn voor het ziekteverloop.  
 
Wanneer onomstotelijk is aangetoond welke eiwitten een negatief effect hebben op het ziekteproces kan er naar medicatie gezocht gaan worden die deze eiwitten bij de patiënten onschadelijk maken.  

Conclusie  

Doel van het project: de behandeling van kinderen met leukemie moet verder verbeterd worden door het verhogen van het genezingspercentage én het verminderen van bijwerkingen van de therapie. Hiervoor is het nodig beter te kunnen voorspellen welke patiënten een hoge kans hebben om met de huidige therapie te genezen en welke niet. Ook is het nodig om te onderzoeken waarom sommige kinderen wel en andere niet genezen. Het beloop van de ziekte wordt bepaald door afwijkingen in het DNA van de leukemiecellen. Deze DNA afwijkingen zorgen ervoor dat er in de leukemiecellen afwijkende eiwitten gemaakt worden. Deze eiwitten zijn de uiteindelijke boodschapper in de cel die ervoor zorgen dat de leukemiecel wel of niet agressief gaat delen. Veel van deze eiwitten zijn echter onbekend. Het uitgevoerde onderzoek was gericht op het vinden van technische methoden om deze afwijkende eiwitten op te kunnen sporen om vervolgens deze methodiek te gebruiken voor het vinden van eiwitten die betrokken zijn bij het optreden en (agressieve) verloop van leukemie bij kinderen. Deze kennis is nodig om te onderzoeken of er medicijnen ontwikkeld kunnen worden tegen deze eiwitten zodat hele gerichte behandelingen mogelijk worden voor ieder soort kinderleukemie (zgn. “targeted therapy”).  
 

Resultaten

Allereerst zijn er allerlei technieken geoptimaliseerd voor het aantonen van eiwitten in leukemiecellen van patiënten. Dit lijkt makkelijk maar is moeilijker dan gedacht omdat de meeste beschikbare methodes geschikt zijn voor kunstmatig gekweekte cellen (zogenaamde cellijnen) waarin het veel makkelijker is om eiwitten te produceren en aan te tonen dan in de cellen die direct van een patiënt afkomstig zijn. Onze zoektocht is bekroond met het ontwikkelen en optimaliseren van een eiwit-chip (2x3 cm microscoopglaasje) met daarop het eiwitmateriaal van 200 patiënten en controles, ieder in 6 kleine rondjes van 0.2 millimeter in doorsnede. Deze techniek wordt ‘reverse-phase protein array’ genoemd. Hierbij wordt gebruik gemaakt van herkenning van het eiwit door zogenaamde antilichamen (afweerstoffen) die gemaakt zijn in muizen. Deze techniek is in samenwerking met een Amerikaans onderzoeksinstituut geoptimaliseerd voor het onderzoek naar afwijkende eiwitten in leukemiecellen van patiënten. Met behulp van deze techniek hebben we inmiddels 140 eiwitten onderzocht en verschillende eiwitten gevonden die karakteristiek zijn voor het type van leukemie.  
 
Met behulp van een tweede techniek (die we maar beperkt kunnen doen omdat dit veel leukemie-materiaal van de patiënten kost) zijn deze afwijkingen inmiddels bevestigd. Onder andere zijn er eiwitten gevonden op het oppervlak van de leukemiecel in patiënten met een zogenaamde BCRABL-afwijking in hun leukemiecellen. Aangezien dit type leukemie gepaard gaat met een slechte prognose, zijn we nu aan het uitzoeken of deze eiwitten ook als doelwit voor ‘targeted therapy’ kunnen dienen. Ook voor een ander belangrijk type van kinderleukemie, zogenaamde TELAML1-positieve acute lymfatische leukemie, zijn afwijkende eiwitten gevonden die er voor zorgen dat deze leukemiecellen zich kunnen delen.  
 
Op dit moment richt ons vervolgonderzoek zich op de functie van de afwijkende eiwitten om meer over de biologie van de leukemie te snappen. Deze kennis is nodig om mogelijke aangrijpingspunten te onderzoeken waarmee de leukemiecellen gericht gedood kunnen worden met zo min mogelijk schade aan normale cellen. Gezien het succes van de eiwit-chip willen we deze nieuwe technologie veel vaker gaan gebruiken, o.a. om mechanismen van medicijnongevoeldigheid op te sporen in leukemiecellen van kinderen.  

Onderzoeksnummer:  4  
Centrum: Sophia Kinderziekenhuis Rotterdam - Erasmus MC 
Startjaar: 2005 
Looptijd: 4 jaar 
Totale kosten/bijdrage KiKa: € 480.000