HEDENDAAGS
MOLECULAIR
ONCOLOGISCH
ONDERZOEK
1 e master Biomedische Wetenschappen – Moleculaire
mechanismen van ziekten
UAntwerpen
,INHOUDSOPGAVE
RECENTE ONTWIKKELINGEN IN BIOMERKER ONDERZOEK .................................................................... 3
1. RECAP BIOMERKERS ....................................................................................................................... 3
2. VLOEIBARE BIOTPEN - PLASMA .......................................................................................................... 3
3. GRAIL EN DE ONTWIKKELING VAN DE MCED-TEST ................................................................................... 7
4. GRAIL – COMPETITORS – ALTERNATIEVE TESTEN EN VERGELIJKINGEN .......................................................... 9
5. POPULATIESCREENING – GALLERI TEST............................................................................................... 10
6. TECHNOLOGISCHE METHODEN VOOR METHYLATIEDETECTIE .................................................................... 10
7. UITDAGINGEN BIJ VLOEIBARE BIOPTEN ............................................................................................... 14
8. NADELEN CTDNA .......................................................................................................................... 14
9. VLOEIBARE BIOPTEN – URINE ........................................................................................................... 14
ONCOGENETICA – NIEUWE TECHNIEKEN EN HUN TOEPASSINGEN ....................................................... 17
1. SPATIAL GENOMICS (SPATIAL TRANSCRIPTOMICS) ................................................................................. 17
2. SINGLE CELL SEQUENCING............................................................................................................. 23
3. THIRD GENERATION SEQUENCING – NANOPORE ................................................................................... 26
BREATH RESEARCH IN HEALTH AND DISEASE: “BREATHOMICS” .......................................................... 27
0. OBJECTIVES ................................................................................................................................ 27
1. INLEIDING .................................................................................................................................. 27
2. WAT IS BREATHOMICS.................................................................................................................... 27
3. BREATH ANALYSIS: VOLATILE ORGANIC COMPOUNDS (VOCS) ............................................................... 30
4. OPSLAG VAN ADEMSTALEN.............................................................................................................. 34
5. ANALYSE VAN ADEMSTALEN ............................................................................................................ 35
6. BIOMERKERS ............................................................................................................................... 38
7. ADEMANALYSE IN DE PRAKTIJK ......................................................................................................... 39
8. WAAROM WORDEN ADEMTESTEN NOG NIET KLINISCH GEBRUIKT? (EX) ..................................................... 42
9. INDUCED VOLATOMICS .................................................................................................................. 48
10. UITDAGINGEN EN TOEKOMSTPERSPECTIEF .......................................................................................... 48
CELDOOD EN KANKER ........................................................................................................................ 49
1. VERNIEUWING VAN ONS LICHAAM..................................................................................................... 49
2. ONTWIKKELING VAN KANKER ........................................................................................................... 49
3. CELDOOD IN ONTWIKKELING, HOMEOSTASE EN ZIEKTE........................................................................... 50
4. HISTORISCHE CONTEXT.................................................................................................................. 50
5. CELDOOD DEFINIËREN ................................................................................................................... 50
6. VERSCHILLENDE SOORTEN CELDOOD EN BETROKKEN EIWITTEN................................................................ 51
7. APOPTOSE .................................................................................................................................. 52
8. NECROPTOSE .............................................................................................................................. 60
9. FERROPTOSE ............................................................................................................................... 63
10. PYROPTOSIS ............................................................................................................................... 68
11. NETOSE ..................................................................................................................................... 69
1
,CELDOOD EN KANKER: THERAPEUTISCHE TOEPASSINGEN .................................................................. 73
1. THERAPEUTIC STRATEGIES FOR TARGETING CANCER CELLS ..................................................................... 73
2. TOM’S CANCER STORY – TREATMENT ................................................................................................. 75
3. APOPTOSE .................................................................................................................................. 77
4. NECROPTOSE .............................................................................................................................. 84
5. FERROPTOSE ............................................................................................................................... 88
6. HIGH RISK NEUROBLASTOMA EN FERROPTOSE (!!!) ............................................................................ 89
3D IN VITRO KANKERMODELLEN ........................................................................................................ 108
1. TUMORMICRO-OMGEVING (TME) .................................................................................................... 108
2. TRADITIONELE MODELLEN............................................................................................................. 109
3. 3D-MODELLEN OF SPHEROÏDEN (!).................................................................................................. 109
4. PATIËNT AFGELEIDE ORGANOÏDEN .................................................................................................. 111
5. ANALYSEMETHODEN ................................................................................................................... 114
6. TECHNOLOGIEËN ....................................................................................................................... 118
FTRANSLATIONEEL ONDERZOEK ”VAN ONDERZOEKSBANK NAAR PATIËNT ......................................... 121
1. HET BELANG VAN TRANSLATIONEEL ONDERZOEK ................................................................................ 121
2. DE BEHANDELING VAN KANKER ...................................................................................................... 124
3. GEPERSONALISEERDE GENEESKUNDE.............................................................................................. 125
4. MOLECULAR TARGETED THERAPIES ................................................................................................. 132
5. LIQUID BIOPSIES ........................................................................................................................ 134
2
, RECENTE ONTWIKKELINGEN IN BIOMERKER ONDERZOEK
1. RECAP BIOMERKERS
Prognos(sch
• Biomerkers die info geven over het waarschijnlijke verloop van een ziekte, ona?ankelijk van de therapie
• Bijvoorbeeld: of een paEënt een agressieve of langzaam voortschrijdende ziekte heeI.
Predic(ef
• Biomerkers die voorspellen hoe een paEënt zal reageren op een specifieke behandeling of therapie.
• Ze helpen bij het kiezen van de juiste therapie (= personalized medicine)
o Hebben dus klinische impact (meer dan prognosEsche biomerker)
Follow-up
• Biomerkers die worden gebruikt om het ziekteverloop of de respons op een behandeling te monitoren.
• Ze helpen bij het bepalen of een ziekte stabiel is, vordert, of reageert op therapie.
Screening
• Biomerkers die worden gebruikt voor vroeg(jdige detec(e van een ziekte in een asymptomaEsche populaEe.
• Bedoeld om ziektes in een vroeg stadium op te sporen (bevolkingsonderzoek)
2. VLOEIBARE BIOTPEN - PLASMA
Vloeibare biopten – NIPT (Niet-Invasieve Prenatale Test)
• Doel: Onderzoek van foetaal DNA in het bloed van de moeder.
• Foetaal DNA circuleert in het plasma van de moeder.
• Dit DNA kan worden geëxtraheerd (en geanalyseerd), maar is gemengd met maternaal DNA.
Toepassing: DetecEe geneEsche afwijkingen bij ongeboren kind zonder invasieve ingrepen zoals vruchtwaterpuncEe.
Vloeibare biopten – Tumoren
• Doel: DetecEe tumor-DNA in het plasma van paEënten.
• cfDNA is het DNA dat vrij circuleert in het bloed
• Dit cfDNA bevat:
o Circulerend Tumor-DNA (ctDNA), wat gebruikt
wordt voor kankerdiagnosEek en -monitoring.
o DNA a[omsEg van normale cellen zoals
spiercellen (na fysieke acEviteit) en levercellen.
• Deze mix aan DNA wordt geanalyseerd om
tumorgeassocieerde markers te idenEficeren.
o ConcentraEes van ctDNA zijn vaak heel laag
Toepassing: Kankerdiagnose en opvolging van therapierespons zonder invasieve ingrepen zoals biopsieën.
3
MOLECULAIR
ONCOLOGISCH
ONDERZOEK
1 e master Biomedische Wetenschappen – Moleculaire
mechanismen van ziekten
UAntwerpen
,INHOUDSOPGAVE
RECENTE ONTWIKKELINGEN IN BIOMERKER ONDERZOEK .................................................................... 3
1. RECAP BIOMERKERS ....................................................................................................................... 3
2. VLOEIBARE BIOTPEN - PLASMA .......................................................................................................... 3
3. GRAIL EN DE ONTWIKKELING VAN DE MCED-TEST ................................................................................... 7
4. GRAIL – COMPETITORS – ALTERNATIEVE TESTEN EN VERGELIJKINGEN .......................................................... 9
5. POPULATIESCREENING – GALLERI TEST............................................................................................... 10
6. TECHNOLOGISCHE METHODEN VOOR METHYLATIEDETECTIE .................................................................... 10
7. UITDAGINGEN BIJ VLOEIBARE BIOPTEN ............................................................................................... 14
8. NADELEN CTDNA .......................................................................................................................... 14
9. VLOEIBARE BIOPTEN – URINE ........................................................................................................... 14
ONCOGENETICA – NIEUWE TECHNIEKEN EN HUN TOEPASSINGEN ....................................................... 17
1. SPATIAL GENOMICS (SPATIAL TRANSCRIPTOMICS) ................................................................................. 17
2. SINGLE CELL SEQUENCING............................................................................................................. 23
3. THIRD GENERATION SEQUENCING – NANOPORE ................................................................................... 26
BREATH RESEARCH IN HEALTH AND DISEASE: “BREATHOMICS” .......................................................... 27
0. OBJECTIVES ................................................................................................................................ 27
1. INLEIDING .................................................................................................................................. 27
2. WAT IS BREATHOMICS.................................................................................................................... 27
3. BREATH ANALYSIS: VOLATILE ORGANIC COMPOUNDS (VOCS) ............................................................... 30
4. OPSLAG VAN ADEMSTALEN.............................................................................................................. 34
5. ANALYSE VAN ADEMSTALEN ............................................................................................................ 35
6. BIOMERKERS ............................................................................................................................... 38
7. ADEMANALYSE IN DE PRAKTIJK ......................................................................................................... 39
8. WAAROM WORDEN ADEMTESTEN NOG NIET KLINISCH GEBRUIKT? (EX) ..................................................... 42
9. INDUCED VOLATOMICS .................................................................................................................. 48
10. UITDAGINGEN EN TOEKOMSTPERSPECTIEF .......................................................................................... 48
CELDOOD EN KANKER ........................................................................................................................ 49
1. VERNIEUWING VAN ONS LICHAAM..................................................................................................... 49
2. ONTWIKKELING VAN KANKER ........................................................................................................... 49
3. CELDOOD IN ONTWIKKELING, HOMEOSTASE EN ZIEKTE........................................................................... 50
4. HISTORISCHE CONTEXT.................................................................................................................. 50
5. CELDOOD DEFINIËREN ................................................................................................................... 50
6. VERSCHILLENDE SOORTEN CELDOOD EN BETROKKEN EIWITTEN................................................................ 51
7. APOPTOSE .................................................................................................................................. 52
8. NECROPTOSE .............................................................................................................................. 60
9. FERROPTOSE ............................................................................................................................... 63
10. PYROPTOSIS ............................................................................................................................... 68
11. NETOSE ..................................................................................................................................... 69
1
,CELDOOD EN KANKER: THERAPEUTISCHE TOEPASSINGEN .................................................................. 73
1. THERAPEUTIC STRATEGIES FOR TARGETING CANCER CELLS ..................................................................... 73
2. TOM’S CANCER STORY – TREATMENT ................................................................................................. 75
3. APOPTOSE .................................................................................................................................. 77
4. NECROPTOSE .............................................................................................................................. 84
5. FERROPTOSE ............................................................................................................................... 88
6. HIGH RISK NEUROBLASTOMA EN FERROPTOSE (!!!) ............................................................................ 89
3D IN VITRO KANKERMODELLEN ........................................................................................................ 108
1. TUMORMICRO-OMGEVING (TME) .................................................................................................... 108
2. TRADITIONELE MODELLEN............................................................................................................. 109
3. 3D-MODELLEN OF SPHEROÏDEN (!).................................................................................................. 109
4. PATIËNT AFGELEIDE ORGANOÏDEN .................................................................................................. 111
5. ANALYSEMETHODEN ................................................................................................................... 114
6. TECHNOLOGIEËN ....................................................................................................................... 118
FTRANSLATIONEEL ONDERZOEK ”VAN ONDERZOEKSBANK NAAR PATIËNT ......................................... 121
1. HET BELANG VAN TRANSLATIONEEL ONDERZOEK ................................................................................ 121
2. DE BEHANDELING VAN KANKER ...................................................................................................... 124
3. GEPERSONALISEERDE GENEESKUNDE.............................................................................................. 125
4. MOLECULAR TARGETED THERAPIES ................................................................................................. 132
5. LIQUID BIOPSIES ........................................................................................................................ 134
2
, RECENTE ONTWIKKELINGEN IN BIOMERKER ONDERZOEK
1. RECAP BIOMERKERS
Prognos(sch
• Biomerkers die info geven over het waarschijnlijke verloop van een ziekte, ona?ankelijk van de therapie
• Bijvoorbeeld: of een paEënt een agressieve of langzaam voortschrijdende ziekte heeI.
Predic(ef
• Biomerkers die voorspellen hoe een paEënt zal reageren op een specifieke behandeling of therapie.
• Ze helpen bij het kiezen van de juiste therapie (= personalized medicine)
o Hebben dus klinische impact (meer dan prognosEsche biomerker)
Follow-up
• Biomerkers die worden gebruikt om het ziekteverloop of de respons op een behandeling te monitoren.
• Ze helpen bij het bepalen of een ziekte stabiel is, vordert, of reageert op therapie.
Screening
• Biomerkers die worden gebruikt voor vroeg(jdige detec(e van een ziekte in een asymptomaEsche populaEe.
• Bedoeld om ziektes in een vroeg stadium op te sporen (bevolkingsonderzoek)
2. VLOEIBARE BIOTPEN - PLASMA
Vloeibare biopten – NIPT (Niet-Invasieve Prenatale Test)
• Doel: Onderzoek van foetaal DNA in het bloed van de moeder.
• Foetaal DNA circuleert in het plasma van de moeder.
• Dit DNA kan worden geëxtraheerd (en geanalyseerd), maar is gemengd met maternaal DNA.
Toepassing: DetecEe geneEsche afwijkingen bij ongeboren kind zonder invasieve ingrepen zoals vruchtwaterpuncEe.
Vloeibare biopten – Tumoren
• Doel: DetecEe tumor-DNA in het plasma van paEënten.
• cfDNA is het DNA dat vrij circuleert in het bloed
• Dit cfDNA bevat:
o Circulerend Tumor-DNA (ctDNA), wat gebruikt
wordt voor kankerdiagnosEek en -monitoring.
o DNA a[omsEg van normale cellen zoals
spiercellen (na fysieke acEviteit) en levercellen.
• Deze mix aan DNA wordt geanalyseerd om
tumorgeassocieerde markers te idenEficeren.
o ConcentraEes van ctDNA zijn vaak heel laag
Toepassing: Kankerdiagnose en opvolging van therapierespons zonder invasieve ingrepen zoals biopsieën.
3
