On the origin of cancer; Darwin in de cel

Voor: Biologie docenten. Het eerste deel van de workshop is identiek aan de workshop die op de NIBI-conferentie gegeven is. 

Docenten: Carin Cruijsen en Dirk Jan Boerwinkel

Werkzaam aan het DNAlab “leer de taal van de tumor” 




Tumor laat bloedvaten groeien.
Illustratie: Sebastiaan Donders
Bron: watisgenomics.nl


Evolutie beslaat vele generaties…. Maar niet altijd vele millennia. Het ontstaan van een tumor is een biologisch proces dat de principes van de evolutie volledig volgt, maar zich voltrekt in enkele jaren in plaats van eeuwen.

 Het eerste deel van deze workshop is identiek aan de workshop die op de NIBI-conferentie is gegeven, en gaat over de laatste stand van zaken in het kankeronderzoek. Veel van deze nieuwe inzichten komen voort uit genomics onderzoek, waarin door middel van moderne DNA-technieken en eiwittechnieken het functioneren van kankercellen wordt bestudeerd. Cruciale vragen daarbij zijn: welke mutaties zijn verantwoordelijk voor de ‘supereigenschappen’ die de kankercellen verwerven?

Één cel kan ontsporen als gevolg van ophoping van vijf tot zeven cruciale mutaties en blijft ongeremd delen. De populatie cellen die zo ontstaat (de beginnende tumor) is echter niet homogeen. Sommige cellen ondergaan extra mutaties en krijgen zo nieuwe eigenschappen. Of deze cellen de populatie gaan overheersen hangt af van één vraag: zijn ze beter aangepast aan de heersende omstandigheden dan de andere cellen? Met andere woorden: hebben ze een selectievoordeel? In een tumor ontstaat op vele manieren selectiedruk. Zo ontstaat er tekort aan voedingsstoffen en zuurstof in de tumor en worden de tumorcellen aangevallen door het immuunsysteem en mogelijk ook door medicijnen. Het logische gevolg: uiteindelijk ontstaan er kankercellen in de tumor die bloedvaten kunnen aantrekken, die het immuunsysteem ontwijken en zelfs cellen die resistent zijn tegen chemotherapie….

In het tweede deel van de workshop wordt een andere relatie tussen kanker en evolutie onderzocht. Bepaalde genen die betrokken zijn bij de regulatie van processen in een cel, kunnen gemuteerd raken en zo tot de ontsporing van een cel leiden. Voorbeelden hiervan zijn genen die ervoor zorgen dat het DNA van een cel gerepareerd wordt als er beschadigingen zijn opgetreden, of die ervoor zorgen dat een cel doodgaat als er teveel DNA beschadigingen zijn opgetreden die niet meer te repareren zijn. Deze genen noemen we tumorsupressor genen.

Nu van vele organismen het genoom in kaart is gebracht en opgeslagen in databestanden, kunnen we ook nagaan of deze genen ook in de muis, de fruitvlieg en de nematode voorkomt, en of het daar ook dezelfde structuur en dezelfde functie heeft. Dat doen we in deze workshop door gegevens uit databestanden op verschillende wijze op te zoeken en te combineren. Hiermee is op bescheiden wijze een stukje bio-informatica in de biologieles in te bouwen.

Tijdens deze workshop krijgt u ideeën voor lesactiviteiten waarmee u in de klas het proces van het ontstaan van kanker kunt gebruiken om de principes van evolutie te verhelderen. Andersom kunt u ook de principes van evolutie gebruiken om het ontstaan van kanker te verhelderen.