Promotie Colinda Scheele: op zoek naar de ontspoorde stamcel

Onderzoeker Colinda Scheele, die 7 mei cum laude promoveerde, is eigenlijk een soort gedragsbioloog. Alleen observeerde ze in het Nederlands Kanker Instituut geen bonobo-aapjes of zebravinken, maar hele generaties stamcellen in zowel gezond borstweefsel als borsttumorweefsel van muizen. Dat deed ze live, in 3D, door een speciale microscoop. Hiermee ontdekte ze onder meer dat in een borsttumor slechts een klein deel van de tumorcellen, namelijk de kankerstamcellen,  ervoor zorgt dat een tumor kwaadaardig en levensbedreigend wordt.

Colinda Scheele promoveerde (online) aan de Universiteit Utrecht bij NKI-onderzoeker en Utrechts hoogleraar Jacco van Rheenen. Gewapend met haar cum laude doctorstitel mag ze meteen als junior groepsleider haar eigen lab gaan opstarten in het VIB-KU Leuven Center for Cancer Biology.

Stamcellen: lang leven, veel delen
Stamcellen vormen, onderhouden en repareren het weefsel. Om dat voor elkaar te krijgen kunnen ze zichzelf steeds vernieuwen en vermeerderen en leven ze langer dan gewone lichaamscellen. Dit is nuttig, maar ook riskant. Want bij elke celdeling is er een kans dat er foutjes in het DNA ontstaan. Veel celdelingen betekent dus: veel overgeërfde foutjes en een hogere kans op kanker. Dit maakt stamcellen heel interessant voor kankeronderzoekers.

Stamcellen verraden zich door hun gedrag
Helaas zijn stamcellen uiterlijk niet te onderscheiden van gewone cellen, en naar een goede stamcel-‘marker’ voor borstweefsel wordt al decennia gezocht. Daarom wisten onderzoekers tot voor kort niet eens óf er in borstklierweefsel stamcellen zitten, al vermoedden ze dit wel, gezien de veranderingen die borstklierweefsel in puberteit, menstruatiecyclus en zwangerschap doormaakt. Het enige wat de aanwezigheid van stamcellen verraadt is hun gedrag.

Gekleurde stamcellen en hun nageslacht
Colinda Scheele heeft, met een aantal nieuwe technieken, dit gedrag van hele families borstklierstamcellen live gevolgd in muizen, van puberteit tot volwassenheid en van normaal gedrag tot ontspoord gedrag. Ze gaf willekeurige cellen een permanent fluorescerend kleurtje dat bij de celdeling werd doorgegeven aan de dochtercellen. Het idee erachter: wanneer een willekeurig gelabelde cel geen stamcel is, zal deze zeer waarschijnlijk niet delen en/of niet lang leven, en dus al snel niet meer zichtbaar zijn. De gekleurde cellen die overblijven zijn dus de stamcellen en hun nageslacht. Deze stamcellen heeft ze vervolgens live en in 3D gevolgd met een geavanceerde microscoop.

Nieuw stamcelmodel
Hiermee leerde ze de stamcellen en al hun bewegingen behoorlijk goed kennen. Ten eerste wist ze nu dat in borstklierweefsel inderdaad stamcellen zitten. Ze heeft een groeimodel van de borstklier kunnen ontwikkelen dat ook nog blijkt te kloppen voor andere vertakte organen zoals de nier, de alvleesklier en de prostaat. Bovendien ontdekte ze nog een aantal tot dusver onbekende eigenschappen waaraan je stamcellen kunt herkennen, namelijk de manier waarop ze zich verplaatsen en mengen.

Overgeërfde foutjes op een kluitje
In de puberteit van een muis blijken stamcellen vooral in uiteinden van de klierbuisjes te gaan zitten, waar ze zorgen voor de borstgroei. Maar eenmaal volwassen, wanneer hun taak verandert in onderhoud en reparatie, blijken ze zich te verdelen over de borstklier, waar steeds één stamcel een stukje weefsel voor haar rekening neemt. Die ene stamcel deelt zich, de dochters delen zich ook weer en zo ontstaat op die plek een zogenoemde kloon. Deze organisatie brengt een gevaar met zich mee, want als de stamcel een DNA-foutje oploopt zal het hele stukje weefsel waarvoor deze cel verantwoordelijk is dit foutje overerven. Een ophoping van deze overgeërfde foutjes kan leiden tot een - vooralsnog goedaardige - tumor. 

Slechts een klein deel van de tumorcellen zorgt voor tumorgroei
Hoe kan zo’n borsttumor zich ontwikkelen tot een kwaadaardige, invasieve, en daardoor levensbedreigende tumor? Dezelfde truc met de kleurtjes paste Colinda Scheele ook toe op borsttumoren in muizen. Nu  gaf ze een willekeurig aantal tumorcellen een fluorescente kleur. Daarmee ontdekte ze dat, net als in gezond borstweefsel, slechts een klein percentage van de gelabelde kankercellen – namelijk de kankerstamcellen - actieve celdeling ondergaat en de groei van de tumor aandrijft, terwijl het grootste deel van de tumorcellen helemaal niet bijdraagt aan de tumorgroei.

Pak de kankerstamcel aan!
Dit impliceert dat je de tumorgroei wel eens zou kunnen dwarsbomen als je specifiek die kankerstamcellen aanpakt. Colinda Scheele hoopt dan ook dat de nieuwe kennis van stamcellen in de toekomst zal bijdrage aan het vinden van nieuwe behandelingen en hogere genezingskansen voor vrouwen met borstkanker. Nog mooier zou het zijn als haar onderzoek er ooit aan zal bijdragen dat potentieel kwaadaardige tumoren vroeger worden herkend. Want, zo besluit ze haar samenvatting: voorkomen is altijd nog beter dan genezen.

Titel van het proefschrift: Unmasking in vivo stem cell dynamics in mammary tissue and mammary tumors.

Het PhD-project was gefinancierd met een Boehringer Ingelheim PhD Fellowship.