Onderzoekers dringen dieper dan ooit door in tumoren dankzij combinatie twee hoogwaardige technieken

In de studie, gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Methods, beschrijven de onderzoekers hoe de combinatie van de twee technieken een beter idee geven van de zogeheten tumoromgeving: het geheel van cellen, weefsels en moleculen die zich rondom een tumor bevinden en met de tumorcellen interactie hebben. Het begrijpen van deze omgeving is niet alleen cruciaal voor het ontwikkelen van effectievere kankertherapieën, maar ook om te bepalen hoe gevaarlijk een tumor is voor een patiënt.

Het complete plaatje

Voorheen haalden onderzoekers weefsels cel voor cel uit elkaar. "Het nadeel daarvan was dat je niet meer wist waar die cellen precies vandaan kwamen. Het was alsof je een legobouwwerk uit elkaar had gehaald en blokje voor blokje terug in de doos had gegooid", zegt Marieke IJsselsteijn, een van de onderzoekers.

In de nieuwe studie hebben de LUMC-onderzoekers hightech apparatuur gebruikt, die het LUMC in huis heeft. Vervolgens hebben ze de technieken imaging massaspectometrie (MS) en imaging massa-cytometrie (IMC) met elkaar gecombineerd. Daarvoor werkten ze intensief samen met de afdelingen pathologie, humane genetica, parasitologie en het Center for Proteomics and Metabolomics van het LUMC.

IJsselsteijn "Met MS kijken we naar de stofwisseling van het tumorweefsel; hoe suikers worden omgezet in energie bijvoorbeeld. Met IMC zien we hoe tumorcellen, maar ook immuuncellen, zich in het tumorweefsel gedragen. Door die twee technieken te combineren kunnen we per cel zien hoe actief hun stofwisseling is in het weefsel en dus veel beter in kaart brengen wat er allemaal gaande is in de tumor."

Deze drie plaatjes tonen precies hetzelfde stukje weefsel, maar met verschillende kleuringen, waardoor verschillende dingen te zien zijn. Het middelste plaatje is gemaakt met imaging massa-cytometrie (IMC) en toont in het rood de tumorcellen en in het groen de immuuncellen. De plaatjes links en rechts zijn gemaakt met imaging massaspectometrie (MS) en tonen twee verschillende metabolieten.

De rol van het metabolisme

In kankeronderzoek speelt de stofwisseling (het metabolisme) van kankercellen een belangrijke rol, omdat die afwijkt van het metabolisme in gezonde cellen. Het metabolisme is essentieel voor het lichaam, omdat het alle chemische processen bevat die voedsel omzetten in energie en bouwstoffen. Het metabolisme helpt bij de groei, energieproductie, het herstel en het afbreken van afvalstoffen in ons lichaam.

IJsselsteijn: "Van darmkanker weten we dat in een deel van de tumoren bijna geen immuuncellen aanwezig zijn. Er lijkt niet zoveel gaande te zijn. Maar op basis van onderzoek weten we dat er wel activiteit is. Door de twee technieken te combineren hopen we bijvoorbeeld te zien of er bepaalde activiteiten zijn in de tumorcellen, waardoor immuuncellen er niet kunnen komen. Of dat de immuuncellen misschien vertrokken zijn, omdat de voedingstoffen zijn opgenomen door de tumorcellen?"

Ook hopen de onderzoekers meer te leren door tumoren met elkaar te vergelijken. "Zo kun je twee tumoren hebben die er op het oog hetzelfde uitzien, terwijl de ene tumor veel agressiever is dan de andere tumor. We weten niet hoe dat komt; we missen iets. Waarschijnlijk doordat we niet alle informatie hebben", zegt ze.

'Niet de aandacht die het verdiende'

"Door de jaren heen heeft het metabolisme niet de aandacht gekregen die het verdient", zegt Noel de Miranda, een van de onderzoekers. "Ten eerste omdat het erg complex is. En ten tweede omdat we nog niet over de technologie beschikten om er grip op te krijgen, met name in weefsels. De ontwikkeling van deze nieuwe technologie stelt ons in staat om de complexiteit van het metabolisme op weefselniveau te begrijpen. Dat levert ons belangrijke informatie op, die we voorheen niet konden verkrijgen", zegt hij.

1 en 1 is 3

Om het metabole systeem in een weefsel zichtbaar te maken met MS wordt gebruik gemaakt van vers of bevroren tumorweefsel. De kwaliteit van zulk weefsel gaat snel achteruit waardoor het voorheen moeilijk om was om de technieken MS en IMC op elkaar aan te laten sluiten. Dat is nu opgelost door het weefsel na de bepaling via MS te fixeren, dat wil zeggen: er wordt een dun laagje coating toegevoegd, waardoor het weefsel heel lang goed blijft.

De belangrijkste uitkomst daarvan is dat de wetenschappers nu twee keer achter elkaar onderzoek kunnen doen op hetzelfde stukje weefsel, zónder dat de kwaliteit van het weefsel achteruit gaat of het weefsel beschadigd raakt. "Dat geeft ons de mogelijkheid om de twee plaatjes die de twee technieken geven, over elkaar heen te leggen, waardoor we niet alleen kunnen zien welke cellen zich allemaal in een weefsel bevinden, maar óók wat die aan het doen zijn. We krijgen het complete plaatje. Zo is 1 en 1 in dit geval echt 3", concludeert IJsselsteijn.