Twee karakteristieke patronen van DNA-schade gevonden

Voor de eerste keer, zijn onderzoekers van het Wellcome Trust Sanger Institute en hun medewerkers er voor het eerst in geslaagd om bij menselijke kanker twee karakteristieke patronen van DNA-beschadiging door ioniserende straling te identificeren. Met deze vingerafdrukpatronen kunnen artsen nu vaststellen welke tumoren door straling zijn veroorzaakt, en onderzoeken of ze anders moeten worden behandeld.

De resultaten, die vandaag in Nature Communications zijn gepubliceerd, zullen ook helpen verklaren hoe straling kanker kan veroorzaken.

Ioniserende straling, zoals gammastralen, röntgenstraling en radioactieve deeltjes, kan kanker veroorzaken door het DNA te beschadigen. Hoe dit gebeurt, of hoeveel tumoren door stralingsschade worden veroorzaakt, is echter niet bekend.

Vorig onderzoek naar kanker had uitgewezen dat DNA-schade vaak een moleculaire vingerafdruk, bekend als een mutatiesignatuur, achterlaat op het genoom van een kankercel. De onderzoekers zochten naar mutaties in 12 patiënten met secundaire tumoren die met straling waren geassocieerd, en vergeleken deze met 319 die niet aan straling waren blootgesteld.

“Om uit te vinden hoe straling kanker zou kunnen veroorzaken, bestudeerden we de genomen van kankers die door straling waren veroorzaakt in vergelijking met tumoren die spontaan waren ontstaan. Door de DNA-sequenties te vergelijken vonden we twee mutatiesignaturen voor stralingsschade die onafhankelijk waren van het kankertype. Vervolgens controleerden we de bevindingen met prostaatkankers die al dan niet aan straling waren blootgesteld, en vonden opnieuw dezelfde twee handtekeningen. Deze mutatiesignaturen helpen ons verklaren hoe hoogenergetische straling DNA beschadigt.”

Dr Peter Campbell, leider van het onderzoek en hoofd van het Cancer Genome Project aan het Wellcome Trust Sanger Institute

Eén mutatiesignatuur is een deletie waarbij kleine aantallen DNA-basen worden weggesneden. De tweede wordt een gebalanceerde inversie genoemd. Hierbij wordt het DNA op twee plaatsen doorgesneden, het middelste stuk draait rond, en wordt in de tegenovergestelde oriëntatie weer samengevoegd. Gebalanceerde inversies komen van nature in het lichaam niet voor, maar hoogenergetische straling zou voor voldoende DNA-breuken tegelijk kunnen zorgen om dit mogelijk te maken.

“Ioniserende straling veroorzaakt waarschijnlijk alle soorten mutatieschade, maar hier kunnen we twee specifieke soorten schade zien en een idee krijgen van wat er met het DNA gebeurt. Stralingsgolven versnipperen het genoom en veroorzaken veel schade tegelijkertijd. Dit lijkt het DNA-herstelmechanisme in de cel te overweldigen, wat leidt tot de DNA-schade die we zien.”

Dr Sam Behjati, klinisch onderzoeker aan het Sanger Institute en het Department of Paediatrics, University of Cambridge

“Dit is de eerste keer dat wetenschappers de schade die ioniserende straling aan het DNA toebrengt, hebben kunnen definiëren. Deze mutatiesignaturen zouden een diagnose-instrument kunnen zijn voor zowel individuele gevallen als voor groepen kankers, en zouden ons kunnen helpen te achterhalen welke kankers door straling worden veroorzaakt. Als we dit beter begrijpen, kunnen we bestuderen of ze hetzelfde of anders moeten worden behandeld dan andere vormen van kanker.”

Professor Adrienne Flanagan Een meewerkend kankeronderzoeker van het University College London en het Royal National Orthopaedic Hospital