HC 2.4: DNA-schade reparatie en anti-kanker therapie

Question 1

wat doet bleomycine?

Answer 1

het maakt dubbelstrengs DNA breuken

Question 2

wat doet cisplatine?

Answer 2

het maakt interstrand crosslinks

Question 3

wat doet etoposide?

Answer 3

het maakt dubbelstrengd DNA breuken, door het remmer van het topo-isomerase enzym

Question 4

topo-isomerase 2 werking:

Answer 4

• normaal als een cel bezig is met het verdubbelen van zijn DNA, dan raken die chromosomen een beetje in elkaar gehaakt
• topo-isomerase 2 bindt dan aan 1 van die strengen en knipt die open
• het eiwit blijft dan in een covalente binding gebonden aan dat DNA complex
• door de opening in de ene streng, kunnen de 2 strengen door elkaar gehaald worden, waardoor ze niet meer in elkaar gehaakt zitten
• en vervolgens wordt de open geknipte streng dan weer aan elkaar gezet en heb je dus twee strengen door elkaar gehaald

Question 5

waar grijpt etoposide in?

Answer 5

etoposide bevriest het eiwit-DNA complex, dus wanneer die 2 strengen door elkaar zijn gehaald, maar het eiwit nog gebonden is aan de open geknipte streng.
hij kan die streng niet weer aan elkaar zetten, dus blijven er heel veel DNA strengen over met een knip erin en waar een eiwit aan zit gebonden

Question 6

synthetische letaliteit:

Answer 6

• als je een behandeling geeft, die DNA schade veroorzaakt
• kan die DNA schade op 2 manieren gerepareerd worden
• reparatie 1 kan in zowel tumorcellen als normale cellen plaatsvinden
• reparatie 2 werkt niet in tumorcellen
• als je dan reparatie 1 remt, dan kan er geen DNA reparatie meer plaatsvinden in tumorcellen en gaan de tumorcellen dus dood

Question 7

BER:

Answer 7

• beschadigde stukken DNA worden er tussen uit geknipt en vervolgens wordt dat door polymerase weer ingevuld
• o.a. enkelstrengs breuken worden op deze manier opgelost

Question 8

om de stap van het wegknippen van het beschadigde DNA is een bepaald enzym nodig:

Answer 8

Poly ADP Ribose Polymerase 1 (PARP1)

Question 9

PARP1:

Answer 9

• bindt aan de enkelstrengs DNA breuken
• en vervolgens gaat dat enzym ketens van ADP residuen aan elkaar zetten
• dat dient als een soort vlaggetje wat op dat punt van het DNA wordt gehangen
• en dat zorgt ervoor dat allerlei reparatie eiwitten specifiek naar die plek aangetrokken worden
• PARP1 maakt dus reparatie van enkelstrengs breuken efficiënter

Question 10

we kunnen het enzym PARP1 remmen…

Answer 10

als we dat enzym remmen, blijven die enkelstrengs breuken langer open staan.
en als dan vervolgens replicatie plaatsvindt, en het DNA polymerase door die breuk komt, dan krijgen we uiteindelijk een gebroken DNA molecuul en de replicatie vork valt uit elkaar.
om dat te herstellen, kan geen gebruik worden gemaakt van niet-homolge DNA eindverbinding.
dus moet gebruik worden gemaakt van homologe recombinatie.

Question 11

BRCA geassocieerde borstkanker:

Answer 11

• erfelijke vormen van borstkanker: 5-10% van de geconstateerde gevallen
• dragers met BRCA1 of BRCA2 mutaties (heterozygoot) hebben een verhoogde kans op het ontwikkelen van (borst, ovarium en prostaat)kanker
• inactivatie van het gezonde allel in tumorcellen, voornamelijk door LOH (verlies van heterozygoot)
• het fenotype van BRCA1 en BRCA2 mutatie dragers erft autosomaal dominant over

Question 12

synthetische letaliteit en BRCA deficiëntie:

Answer 12

• er is DNA schade, enkelstrengs DNA breuken
• PARP remmers zorgen ervoor dat die enkelstrengs breuken langer blijven bestaan
• daardoor krijg je ophoping van dubbelstrengs breuken
• om die breuken op te lossen is homologe recombinatie nodig
• in normale cellen in het lichaam, die nog steeds 1 werkzaam BRCA allel hebben, kan die homologe recombinatie gewoon plaatsvinden
• maar in tumorcellen is geen werkzaam BRCA allel meer, en dus kan homologe recombinatie niet plaatsvinden en dus gaan ze dood
• het doodgaan van die tumorcellen heet dan synthetische letaliteit

Question 13

dat idee van die synthetische letaliteit was dus eerst maar een theorie. hoe breng je dat uiteindelijk naar de kliniek?

Answer 13

• eerst in het laboratorium experimenteren met cellijnen, om te kijken of de theorie klopt
• vervolgens dier experimenten
• klinische studies

Question 14

PARP remmers blijken effectief bij ovarium kanker, maar bij borstkanker veel minder.

Answer 14

er is nog geen duidelijkheid over waarom het voor ovarium wel werkt en voor borst niet.
blijkbaar zijn die borsttumoren vrij snel weer resistent geworden voor dat middel.

Question 15

naast niet-homologe DNA eindverbinding en homologe recombinatie, is er nog een derde manier om dubbelstrengs breuken te herstellen.

Answer 15

het is een soort tussenvorm, die een heel klein stukje homologie gebruikt om de twee uiteinden op elkaar te plakken. die pathway heeft een bepaalde DNA polymerase nodig, DNA polymerase tèta/POLQ

Question 16

dus dat POLQ is ook een manier om die breuken op te lossen, die niet via die homologe recombinatie kunnen.

Answer 16

dus opeens is het mogelijk dat als een cel niet meer aan homologe recombinatie kan en dus eigenlijk niks meer kan, hij wel aan POLQ kan doen, waardoor toch die DNA breuken kunnen worden hersteld

Question 17

dus misschien kunnen we door remming van POLQ, die BRCA gemuteerde tumoren aanpakken.

Answer 17

er zijn nu trials met remmers van POLQ. en dat blijkt dus een best wel effectieve behandeling

Question 18

maar er zijn natuurlijk nog steeds heel veel andere tumoren die niet deficiënt zijn in BRCA1 of BRCA2. kunnen we voor die tumoren iets anders?

Answer 18

Hyperthermie
Bij blaas, cervix en anale tumoren blijkt combinatie radiotherapie + hyperthermie effectiever dan alleen radiotherapie

Question 19

hyperthermie:

Answer 19

• 60 - 90 minuten
• ‘verwarmen’ van de tumor op ongeveer 40 graden

Question 20

waarom werkt hyperthermie?

Answer 20

• het blijkt invloed te hebben op de homologe recombinatie pathway van dubbelstrengs breuk herstel
• normaal gesproken krijg je bij dubbelstrengse breuk, dat RAD51 eiwitten op die breuken gaan zitten
• dat RAD51 gaat dan met die zusterchromatide een interactie aan, waardoor de reparatie plaats kan vinden
• het gedrag van RAD51 is afhankelijk van BRCA1 en BRCA2 eiwitten
• door hyperthermie kunnen we tumorcellen deficiënt maken voor BRCA2 en dus voor homologe recombinatie