Diep in de zee: Recent VIB-onderzoek naar waterorganismen leidt tot inzichten over kanker
Soms komen wetenschappelijke ontdekkingen in ziekteprocessen van onwaarschijnlijke organismen, zoals kokkels of zieke platvissen
16 november 2023
Elk levend organisme, van het kleinste plankton tot de grootste walvis, draagt een uniek hoofdstuk bij aan het verhaal van het leven op onze planeet. Met elke ontdekking bekomen we nieuwe inzichten, andere perspectieven, en soms baanbrekende onthullingen in de levenswetenschappen. In de steeds evoluerende wereld van de wetenschap zijn er doorbraken in alle soorten en maten, van overdraagbare kankers bij kokkels tot potentiële kankerbestrijdende stoffen die zijn ontdekt in platvisbacteriën.
Kanker in de golven
Bij mensen is kanker niet besmettelijk. En toch hebben sommige vormen van kanker in het dierenrijk een manier gevonden om zich van individu tot individu te verspreiden. Duivelse gezichtstumorziekte bij Tasmaanse duivels is een beroemd voorbeeld, evenals een overdraagbare geslachtstumor, een seksueel overdraagbare kanker, bij honden.
Maar in de zee kunnen we ook besmettelijke vormen van kanker aantreffen, zoals tweekleppige overdraagbare neoplasie (bivalve transmissible neoplasia , of BTN), die kokkels aantast, een soort schelpdieren die voorkomen langs de kusten van Europa en Noordwest-Afrika. BTN is een kanker van de immuuncellen van de kokkel en veroorzaakt een leukemie-achtige aandoening die zich door het lichaam verspreidt en vaak dodelijk is voor de gastheer.
Een grote internationale samenwerking, waaronder Jonas Demeulemeester van het VIB-KU Leuven Centrum voor Kankerbiologie, creëerde het eerste hoogwaardige referentiegenoom voor de kokkel (Cerastoderma edule), wat cruciaal was voor het opsporen van de evolutie van besmettelijke kokkelkankers. Het team verzamelde kokkels op 36 locaties in 11 landen en analyseerde 61 BTN-monsters, waaruit bleek dat ze feitelijk twee verschillende vormen van kanker vertegenwoordigden. Sommige kokkels werden zelfs gelijktijdig geïnfecteerd door cellen van beide kankerlijnen.
De grootste verrassing was echter de hoge mate van genetische instabiliteit die het team in BTN waarnam, zelfs na honderden of duizenden jaren van evolutie. Het aantal en de grootte van de chromosomen in de kankercellen varieerden sterk tussen de verschillende monsters en zelfs binnen cellen uit hetzelfde monster. Dit niveau van chromosomale instabiliteit gaat veel verder dan wat is waargenomen bij menselijke tumoren. De kanker had in het verleden ook minstens zeven keer mitochondria, de krachtcentrales van de cellen, van hun gastkokkels ‘gevangen’.
Het begrijpen van de genomische instabiliteit bij deze vormen van kanker heeft belangrijke implicaties voor het kankeronderzoek in het algemeen. Hoewel menselijke kankercellen doorgaans geen hoge niveaus van chromosomale instabiliteit kunnen overleven, floreren deze BTN-cellen onder dergelijke omstandigheden. Deze bevinding kan waardevolle inzichten opleveren in toekomstige strategieën voor het richten op menselijke kankercellen. Toch is het onderzoek ook van cruciaal belang voor de bescherming van kokkelpopulaties, als voedselbron en hoeksteensoort in veel mariene ecosystemen.
Anti-kankerstoffen in een zieke vis
Het begon allemaal in 2006, toen een mysterieuze ziekte een Spaanse populatie van gekweekte wigzolen teisterde – een platvissoort die populair is voor menselijke consumptie. Om de verantwoordelijke ziekteverwekker op te sporen, voerden onderzoekers gedetailleerde genetische analyses uit en identificeerden ze een nieuwe bacteriesoort – Pseudomonas baetica – in de lever van een van deze zieke platvissen.
Snel vooruit naar vandaag, en een team van onderzoekers onder leiding van Joleen Masschelein van het VIB-KU Leuven Centrum voor Microbiologie onthulde dat sommige genen van P. baetica verantwoordelijk zijn voor de productie van een groep antikankerstoffen die bekend staan als oximidines. Deze oximidines zijn cruciaal bij het remmen van V-ATPasen bij zoogdieren, protonpompen die verband houden met verschillende menselijke ziekten, waaronder kanker.
Maar dat is nog niet alles: het team heeft niet één, niet twee, maar drie nieuwe oximidinevarianten ontdekt met krachtige kankerbestrijdende eigenschappen.
Door de kracht van bio-engineering te benutten, konden de onderzoekers de unieke routes van Pseudomonas baetica veranderen die deze oximidines in een moleculaire ‘assemblagelijn’ maken.
Van kokkels tot vislever: wetenschappelijke doorbraken kunnen zich op onwaarschijnlijke plaatsen verbergen...
Publicaties:
Bruzos, Santamarina, Garcia-Souto, et al. Somatic evolution of marine transmissible leukaemias in the common cockle, Cerastoderma edule. Nature Cancer, 2023.
Vriens, De Ruysscher, et al. Polyketide Synthase-Mediated O-Methyloxime Formation in the Biosynthesis of the Oximidine Anticancer Agents. Angewandte Chemie, 2023.
