DNA methylation analysis of progression patterns in ductal carcinoma in situ of triple-negative breast cancer

Borstkanker begint vaak als een stille, beperkte groei die ductaal carcinoom in situ wordt genoemd, of DCIS. In dit vroege stadium zijn abnormale cellen gevangen in de melkgangen van de borst, niet in staat om zich naar andere delen van het lichaam te verspreiden. Voor veel vrouwen blijft deze aandoening voor altijd ongevaarlijk. Voor anderen breken deze zelfde cellen echter uiteindelijk door de wand van de melkgang heen en worden ze invasief, waarbij ze zich verspreiden naar het omliggende weefsel en potentieel naar verre organen. De uitdaging voor artsen is dat huidige tests niet betrouwbaar kunnen voorspellen welke patiënten tot welke groep behoren. Deze onzekerheid leidt vaak tot agressieve behandeling voor iedereen, inclusief degenen wier kanker misschien nooit zou zijn voortgeschreden. Om dit op te lossen, zoeken wetenschappers naar moleculaire aanwijzingen die verborgen liggen in de cellen zelf, specifiek naar veranderingen in de manier waarop genen aan- of uitgeschakeld worden zonder de genetische code te veranderen. Een dergelijk mechanisme is DNA-methylatie, een chemische tag die werkt als een dimschakelaar voor genen, en deze vaak uitschakelt wanneer de tag op de verkeerde plek wordt geplaatst. Het begrijpen van wanneer en hoe deze schakelaars omklappen tijdens de overgang van een beperkte groei naar een invasieve kanker, zou artsen er op een dag bij kunnen helpen om onderscheid te maken tussen een laesie die onmiddellijke chirurgie vereist en een die veilig gevolgd kan worden.

Een team van onderzoekers aan het Okayama University Hospital en de Tsukioki Clinic zette zich af om deze specifieke moleculaire schakelaars te vinden in een bijzonder agressieve vorm van borstkanker, bekend als drievoudig negatieve borstkanker. Dit subtype wordt gedefinieerd door de afwezigheid van drie veelvoorkomende receptoren die normaal gesproken de groei van kanker aansturen, wat het moeilijker maakt om met standaard hormoontherapieën te behandelen. De onderzoekers richtten zich op een unieke situatie waarbij de tumor van één enkele patiënt zowel de beperkte, niet-invasieve cellen als de invasieve cellen naast elkaar bevatte. Door deze gemengde tumoren te bestuderen, konden zij de twee celtypen rechtstreeks met elkaar vergelijken, waardoor de verwarring door verschillen tussen individuele patiënten werd weggenomen. Zij namen ook monsters van patiënten die alleen de beperkte vorm van de ziekte hadden, om te zien of er sprake was van een stapsgewijze progressie. Om een helder beeld te krijgen, gebruikten de wetenschappers een nauwkeurig instrument genaamd laser capture microdissection, dat werkt als een microscopisch scalpel om alleen de specifieke kankercellen uit het weefselmonster te snijden, terwijl de gezonde cellen achterblijven. Vervolgens analyseerden zij de chemische tags op het DNA van deze geïsoleerde cellen om te zien welke er waren veranderd naarmate de kanker invasief werd.

De studie omvatte in totaal vijf patiënten. Drie van hen hadden tumoren die zowel de beperkte als de invasieve delen bevatten, terwijl twee alleen de beperkte vorm hadden. De invasieve delen in de gemengde tumoren waren klein, minder dan één centimeter, wat de onderzoekers hielde gefocust op de vroegste stadia van invasie. Na het zorgvuldig isoleren van de cellen en het voorbereiden van hun DNA, gebruikte het team een geavanceerde chip om de methylatieniveaus op honderdduizenden locaties over het genoom te meten. Zij zochten naar patronen die consistent verschenen wanneer de kanker overging van de beperkte staat naar de invasieve staat. In de vergelijking tussen de beperkte en de invasieve delen van de gemengde tumoren, vonden de onderzoekers honderden locaties waar de chemische tags waren veranderd. De meeste van deze veranderingen betroffen een toename van de tags, een proces dat hypermethylatie wordt genoemd, wat genen doorgand uitschakelt. Eén specifiek gebied nabij een gen genaamd RASSF1 viel op, waarbij een significante toename van deze tags werd waargenomen in de invasieve cellen vergeleken met de beperkte cellen. Omdat de studie echter klein was, was het statistische bewijs niet sterk genoeg om deze bevinding als een definitieve regel te verklaren, en de onderzoekers beschreven het als een veelbelovende aanwijzing die verdere tests vereist.

De onderzoekers keken ook naar het bredere plaatje door de beperkte cellen uit de gemengde tumoren te vergelijken met de beperkte cellen van de patiënten die helemaal geen invasieve kanker hadden. Hier vonden zij een ander patroon. In plaats van een toename van de tags, vertoonden de beperkte cellen die naast invasieve kanker zaten een afname van de tags vergeleken met de beperkte cellen die alleen waren. Dit suggereert dat de aanwezigheid van een invasief component mogelijk gekoppeld is aan een andere chemische omgeving binnen de tumor, nog voordat de invasie plaatsvindt. Bovendien identificeerde het team honderden locaties waar de chemische tags op een stapsgewijze wijze veranderden over de drie groepen: beginnend bij de groep met alleen de beperkte vorm, bewegend naar het beperkte deel van de gemengde groep, en uiteindelijk bereikend bij het invasieve deel. Sommige van deze locaties vertoonden een gestage toename van de tags, terwijl andere een gestage afname vertoonden. Deze stapsgewijze veranderingen bieden een potentieel landkaart van hoe de kanker evolueert, wat suggereert dat de verschuiving naar invasie geen plotseling evenement is, maar een geleidelijke accumulatie van moleculaire veranderingen.

Ondanks deze intrigerende patronen benadrukken de auteurs voorzichtig dat hun bevindingen verkennend zijn. De studie omvatte slechts vijf patiënten, wat een zeer klein aantal is voor dit type genetisch onderzoek. Vanwege deze kleine omvang was het statistische vertrouwen niet hoog genoeg om de mogelijkheid uit te sluiten dat de resultaten op toeval berusten. De onderzoekers verklaren expliciet dat geen van de bevindingen op dit moment gebruikt mag worden om medische beslissingen te nemen. De RASSF1-regio, die de meest dramatische verandering vertoonde, vereist bevestiging in grotere patiëntengroepen. Bovendien bevatte de studie geen normaal borstweefsel, waardoor het onduidelijk is of deze veranderingen begonnen voordat de kanker ontstond of pas verschenen toen deze invasief werd. Het team merkte ook op dat zij geen informatie hadden over de vraag of de patiënten over erfelijke genetische mutaties beschikten, wat de resultaten zou kunnen beïnvloeden.

De waarde van dit werk ligt in de methode en de richting ervan, eerder dan in een definitief antwoord. Door de specifieke cellen te isoleren en deze binnen dezelfde patiënt te vergelijken, creëerden de onderzoekers een duidelijker beeld van de moleculaire verschillen tussen beperkte en invasieve kanker dan eerdere studies die verschillende patiënten met elkaar mengden. Zij hebben een lijst met kandidaat-genen en regio's geïdentificeerd die als markers voor invasie in drievoudig negatieve borstkanker zouden kunnen fungen. Deze kandidaten, inclusief de RASSF1-regio en de honderden stapsgewijs veranderende locaties, dienen nu als startpunt voor toekomstig onderzoek. De volgende stappen zullen het testen van deze aanwijzingen in grotere patiëntengroepen en het controleren of zij kunnen voorspellen welke beperkte kankers uiteindelijk invasief zullen worden. Tot die tijd blijft de studie een zorgvuldige, wetenschappelijke verkenning van de onzichtbare chemische veranderingen die artsen op een dag kunnen helpen om patiënten te sparen van onnodige chirurgie, terwijl zij ervoor zorgen dat anderen de behandeling krijgen die zij nodig hebben.