Nieuw onderzoek zou de manier waarop medicijnen kanker behandelen in het tijdperk van AI kunnen veranderen

Tijdens de workshop "Geavanceerde materialen, energietechnologie en gezondheidszorg in het tijdperk van kunstmatige intelligentie" in het kader van de VinFuture 2025 Science and Technology Week presenteerde professor Dang Van Chi onderzoek waaruit blijkt dat circadiane ritmes en celmetabolisme een sleutelrol spelen bij het bepalen van de effectiviteit van immunotherapie en gerichte medicijnen.

Circadiaanse ritmes spelen een cruciale rol bij de controle van kankercellen

Het circadiaans ritme wordt beschouwd als een van de belangrijkste regulatiesystemen van het menselijk lichaam. Dit mechanisme werkt via een gennetwerk dat werkt in een 24-uurscyclus. BMAL1 en CLOCK spelen hierin een centrale rol en helpen bij het reguleren van slaap, energiemetabolisme, hormonen en homeostase.

Wanneer de biologische klok ritmisch werkt, hebben cellen duidelijke werk- en rusttijden. Wanneer dit ritme verstoord is, vermindert het vermogen om DNA te herstellen en raken veel levensprocessen ontregeld.

Analyses gepubliceerd in Cell Metabolism en Nature Reviews Cancer tonen aan dat verstoring van het circadiane ritme niet alleen de slaap en de stofwisseling beïnvloedt, maar ook het immuunsysteem verzwakt. Wanneer immuuncellen op het verkeerde moment worden geactiveerd, heeft het lichaam meer moeite om abnormale cellen te detecteren en te elimineren die kanker kunnen veroorzaken.

Om dit mechanisme beter te begrijpen, gebruiken wetenschappers vaak diermodellen. Dit is de standaardmethode in biomedisch onderzoek, omdat het genen, de leefomgeving en celactiviteit kan sturen, wat niet mogelijk is in studies met mensen. In veel experimenten worden muizen gekozen omdat hun genetica en biologische mechanismen vergelijkbaar zijn met die van mensen.

Toen onderzoekers het BMAL1-gen bij muizen verwijderden, vertoonden de dieren een reeks tekenen van aandoeningen zoals vroegtijdige veroudering, een onevenwichtige stofwisseling en snellere tumorvorming dan normaal.

Deze resultaten suggereren dat cellen die last hebben van een circadiane klok, niet meer op een gecontroleerde manier kunnen delen. Ze zijn dan ook vatbaarder voor abnormale proliferatie.

Professor Dang Van Chi legde dit mechanisme uit: "De biologische klok is als een commandocentrum. Het bepaalt wanneer cellen actief moeten zijn en wanneer ze rust nodig hebben om zichzelf te herstellen. Wanneer dit mechanisme verstoord is, raakt het celdelingsproces in de war en ontstaan er omstandigheden waarin kankercellen kunnen ontstaan."

Circadiaanse ritmes beïnvloeden ook de activiteit van het immuunsysteem. Veel internationale studies hebben aangetoond dat T-cellen en macrofagen 's ochtends het actiefst zijn.

Men vermoedt dat dit de reden is waarom patiënten doorgaans beter reageren op immunotherapie wanneer ze op dit moment behandeld worden. Een biologische behandelmethode op basis van timing zal naar verwachting effectiever zijn en onnodige toxiciteit verminderen.

Metabolische herprogrammering creëert de basis voor ongecontroleerde proliferatie

In zijn presentatie over het moleculaire mechanisme van kanker benadrukte professor Chi de centrale rol van het MYC-gen. Dit is een van de meest invloedrijke kankergenen en komt voor bij de meest voorkomende vormen van kanker.

Dit gen bevordert niet alleen de celdeling, maar verstoort ook het circadiane ritme van de cel. Wanneer het moleculaire ritme verstoord raakt, ontsnappen kankercellen aan hun natuurlijke controlemechanismen en blijven ze zich vermenigvuldigen.

Tijdens zijn tijd aan de Universiteit van Californië in San Francisco toonde professor Chi voor het eerst het verband aan tussen de overactiviteit van MYC en ingrijpende veranderingen in de manier waarop cellen energie produceren.

Wanneer MYC sterk geactiveerd is, wordt de cel afhankelijker van glycolyse en lactaatproductie. Deze cascade van reacties wordt aangestuurd door het enzym lactaatdehydrogenase A.

Uit gepubliceerde onderzoeken van het Wistar Institute en Johns Hopkins blijkt dat MYC de hyperactivatie van LDH A bevordert, waardoor cellen in een abnormale metabolische staat terechtkomen, het zogenaamde Warburg-effect.

Bij het Warburg-effect verbruiken kankercellen zeer snel glucose en produceren ze veel melkzuur, zelfs als er voldoende zuurstof is. Dit proces biedt de cellen een snelle energiebron om zich continu te vermenigvuldigen. Het melkzuur hoopt zich op, waardoor de omgeving rond de tumor zuur wordt.

Dit belemmert de activiteit van immuuncellen, omdat veel T-cellen niet effectief kunnen functioneren in een zure omgeving. Dit is een van de manieren waarop kankercellen een veilige zone creëren die hen helpt aanvallen te vermijden.

Professor Chi beweert dat metabolisme de basis is van groei. Als we de energievoorziening kunnen beïnvloeden, verzwakken we het belangrijkste voordeel van de tumor.

Op basis van dit principe ontwikkelde zijn laboratorium een groep moleculen die LDH kunnen remmen. Experimenten met muismodellen toonden aan dat LDH-remmers de tumorgroei verminderden en de micro-omgeving aanzienlijk verbeterden.

Wanneer de melkzuurspiegels verlaagd zijn, kunnen immuuncellen effectiever binnendringen en functioneren. Met name wanneer LDH-remmers worden gecombineerd met PD1-antilichamen, hebben veel modellen volledige tumorverdwijning geregistreerd.

Deze aanpak kent echter nog steeds een aanzienlijke uitdaging. Rode bloedcellen zijn volledig afhankelijk van glycolyse voor hun energie. Wanneer LDH wordt geremd, zijn ze kwetsbaar voor schade en hemolyse.

Daarom blijft het onderzoeksteam doorgaan met het ontwikkelen van selectievere moleculen die kankercellen aanpakken en tegelijkertijd de impact op gezonde cellen beperken.

Dieet en darmflora moduleren de immuunreactie

De laatste jaren wordt het darmmicrobioom beschouwd als een van de meest invloedrijke gebieden in de kankerbehandeling.

Uit gepubliceerde onderzoeken in Nature Medicine en Cell blijkt dat darmbacteriën niet alleen een rol spelen bij de spijsvertering, maar ook bij de immuunregulatie.

Verschillende onderzoeksgroepen hebben ontdekt dat patiënten met verschillende microbiomen verschillend reageren op immunotherapie. Sommige bacteriën stimuleren de activiteit van T-cellen, terwijl andere het voor het immuunsysteem moeilijker maken om kankercellen te herkennen.

Bij het onderzoeken van dit verband richtten wetenschappers zich op choline, een voedingsstof die veel voorkomt in vlees en zeevruchten.

Eenmaal in de darm wordt choline door bepaalde bacteriën afgebroken tot TMA. De lever zet TMA vervolgens om in TMAO.

Verschillende onafhankelijke studies van het Ludwig Cancer Institute en de Johns Hopkins University hebben aangetoond dat TMAO-waarden in het bloed van leverkankerpatiënten nauw verband houden met de effectiviteit van de behandeling. Patiënten met hoge TMAO-waarden reageren vaak slecht op anti-PD1-therapie en hebben een kortere overlevingstijd.

Om dit mechanisme te testen, voerden de onderzoeksteams experimenten uit op muismodellen. Wanneer muizen een cholinerijk dieet kregen, stegen de TMAO-niveaus dramatisch.

Hierdoor wordt immunotherapie minder effectief, zelfs wanneer het medicijn in de juiste dosering en op het juiste tijdstip wordt toegediend. Omgekeerd, wanneer het bacteriële enzym dat verantwoordelijk is voor de aanmaak van TMA wordt geremd, dalen de TMAO-waarden aanzienlijk en wordt het immuunsysteem actiever. Het vermogen om te reageren op anti-PD1-medicijnen wordt hersteld.

Volgens professor Chi zal de toekomst van kankerbehandeling waarschijnlijk een combinatie zijn van metabolisch gerichte medicijnen, immunotherapie, circadiaans gecontroleerde voeding en continue monitoring met behulp van kunstmatige intelligentie. Deze combinatie creëert een uitgebreid en gepersonaliseerd behandelmodel.

Het onderzoek dat hij de afgelopen 30 jaar heeft gedaan, heeft aangetoond dat kanker niet alleen een ziekte is die wordt veroorzaakt door genmutaties, maar ook door een stoornis in de biologische klok, een verstoorde stofwisseling en een verstoord immuunsysteem.

Alleen als de geneeskunde alle lagen van de regelgeving begrijpt, kan ze echt effectieve behandelingen ontwerpen.

Bron: https://dantri.com.vn/suc-khoe/nghien-cuu-moi-co-the-thay-doi-cach-y-hoc-dieu-tri-ung-thu-trong-thoi-ai-20251204183852856.htm