Computermodel moet helpen verspreiding van huidkanker beter te begrijpen
mathematische biologie beeld: Charlotte Ellerman
Hoe kunnen huidkankercellen zich door het lichaam verspreiden? Door de omgeving van kankercellen na te bootsen, hopen onderzoekers van de Universiteit Leiden beter te begrijpen welke rol uv-straling en veranderingen in huidweefsel daarbij spelen. Die kennis moet uiteindelijk bijdragen aan preventie en een betere behandeling van melanoom.
De meeste mensen denken bij huidkankerpreventie aan zonnebrandcrème. Terecht, zegt hoogleraar mathematische biologie Roeland Merks. ‘Zonnebrandcrème met een hoge beschermingsfactor is een van de belangrijkste manieren om huidkanker te voorkomen.’
Toch willen onderzoekers beter begrijpen wat er gebeurt ná blootstelling aan uv-straling en chemicaliën in huidproducten. Daarbij kijken ze niet alleen naar de huidcellen zelf, maar ook naar hun omgeving: een netwerk van vezels en eiwitten dat cellen ondersteunt. Wetenschappers noemen dit de extracellulaire matrix. ‘Die omgeving bepaalt mede hoe makkelijk een cel zich kan verplaatsen’, legt Merks uit.
Hoe kankercellen uitzaaien
Het Europese onderzoeksproject, dat in september van start gaat, richt zich op melanoom, een agressieve vorm van huidkanker. De centrale vraag: welke eigenschappen van de extracellulaire matrix maken het voor kankercellen makkelijker of juist moeilijker om los te breken uit een tumor en zich te verspreiden?
Volgens Merks speelt de stijfheid van die matrix waarschijnlijk een belangrijke rol. Zijn onderzoeksgroep ontwikkelde de afgelopen jaren computermodellen die laten zien hoe cellen zich vastgrijpen aan vezels in hun omgeving en daar krachten op uitoefenen.
‘Als die vezels slap hangen, trek je ze alleen maar naar je toe en krijgt de cel geen grip op de vezels’, zegt hij. ‘Maar als ze strak gespannen zijn, kun je jezelf eraan optrekken en vooruitkomen.’ Dat mechanisme zou ook invloed kunnen hebben op de verspreiding van kankercellen.
Computermodellen als virtueel laboratorium
De Leidse onderzoekers werken samen met biologen, artsen en microscopiespecialisten uit onder meer Oostenrijk en het Verenigd Koninkrijk. Deze partners brengen echte huidmonsters en celstructuren in kaart. Die gegevens worden vervolgens gebruikt om de computermodellen te voeden.
Volgens hem is dat precies de kracht van modelleren: niet de werkelijkheid perfect kopiëren, maar blootleggen wat wetenschappers nog niet begrijpen.
Het voordeel van zo’n model is dat onderzoekers hypotheses kunnen testen die in een laboratorium lastig te onderzoeken zijn. ‘Wij proberen eigenlijk na te bouwen wat biologen denken dat er gebeurt’, zegt Merks. ‘Als het model vervolgens iets anders voorspelt dan het experiment laat zien, dan wordt het interessant. Dan ontdek je mogelijk dat er nog een stukje kennis ontbreekt.’ Volgens hem is dat precies de kracht van modelleren: niet de werkelijkheid perfect kopiëren, maar blootleggen wat wetenschappers nog niet begrijpen.
Van wiskundig model naar kankeronderzoek
Het project bouwt voort op jarenlange ontwikkeling van wiskundige modellen van de wisselwerking tussen cellen en de matrix in Leiden. ‘Dit laat zien dat theoretisch onderzoek uiteindelijk ook nuttig kan zijn voor heel toegepaste vragen’, zegt Merks. ‘Daar ben ik echt heel blij mee.’
De onderzoekers hopen uiteindelijk te achterhalen welke veranderingen in de omgeving van huidcellen de kans op uitzaaiing vergroten. Die kennis kan helpen bij het ontwikkelen van nieuwe preventiestrategieën en betere risicobeoordelingen.
‘Juist bij jonge mensen kun je met bewustwording nog echt impact maken.’
Jongvolwassenen bewust maken van huidkanker
Bijzonder aan het vierjarige project is dat het niet alleen onderzoek omvat. Er is ook aandacht voor voorlichting aan jongvolwassenen, een groep waarbij melanoom vaak pas laat wordt ontdekt, als het al in een vergevorderd stadium is. Een van de projectpartners, Marije Kruis, richt zich op bewustwordingscampagnes rond zonbescherming en het herkennen van verdachte moedervlekken. Merks: ‘Juist bij jonge mensen kun je met bewustwording nog echt impact maken.’
Zo brengt het project verschillende werelden samen: van jongvolwassenen die leren hun huid te beschermen tot onderzoekers die met computermodellen ontrafelen hoe kanker zich gedraagt. ‘We kijken echt naar het hele plaatje’, zegt Merks. ‘Van bewustwording tot de fundamentele vraag: hoe werkt het eigenlijk?’
PhotoMel-project – internationaal kankeronderzoek
Voor het project is 5,7 miljoen euro toegekend vanuit Horizon Europe Mission Cancer. De Medische Universiteit Wenen leidt het internationale consortium, waarin verder CeMM, EMBL, King's College London, de Universiteit van Lund en Marije Kruis participeren. Universiteit Leiden ontvangt financiering voor een promovendus en een postdoc, die zich gaan richten op de ontwikkeling van computermodellen voor huidkankeronderzoek.