N.B. Het kan zijn dat elementen ontbreken aan deze printversie.
Geneeskunde Een genetische analyse van een hersentumor is pas dagen na een operatie beschikbaar. Dankzij een nieuwe techniek krijgt de arts die informatie al tijdens de ingreep.
:format(webp)/s3/static.nrc.nl/images/gn4/stripped/data106497595-b6495f.jpg)
Hersentumoren zijn zorgvuldiger te opereren dankzij een snelle en precieze moleculaire bepaling van het type tumor met kunstmatige intelligentie, ontwikkeld in het UMC Utrecht. Nog tijdens een hersenoperatie wordt de genetische vingerafdruk van de tumor binnen anderhalf uur bepaald en weet de neurochirurg beter hoe ver hij de tumor moet wegsnijden. Dat scheelt soms een tweede keer opereren. Het onderzoek verscheen woensdag in het wetenschappelijke tijdschrift Nature.
Hersentumoren zijn één van de meest dodelijke kankersoorten, zeker bij kinderen. In Nederland krijgen ieder jaar 1.400 volwassenen een primaire hersentumor (die niet door uitzaaiing van een andere tumor is ontstaan), en 150 kinderen. Als een operatie mogelijk is, moet een chirurg laveren tussen enerzijds zo veel mogelijk wegsnijden, en anderzijds zo min mogelijk schade aanrichten aan gezond hersenweefsel.
Bij die afweging maakt het veel uit om welk subtype van een hersentumor het gaat. Het ene subtype is ongeneeslijk, dus daarbij is het beter om zo min mogelijk weg te halen. Dat geldt bijvoorbeeld bij een bepaald type glioom met een specifieke mutatie. Maar bij andere kankersoorten of specifieke subtypen is de overlevingskans veel groter als de volledige tumor wordt weggehaald, desnoods ten koste van wat gezond weefsel.
In dunne plakjes snijden
Op het oog, en op de scans die voorafgaand aan de operatie worden gemaakt, is niet te zien om welk type het gaat. Daarom wordt tot nu toe tijdens de operatie, die soms acht uur kan duren, snel een stukje tumorweefsel in dunne plakjes gesneden en onder een microscoop bekeken door een patholoog.
Een ander stukje gaat naar het lab voor genetische analyse. Chemische patronen van het dna in de tumor, de zogenoemde dna-methylering, vertellen veel over het type tumor. „Die analyse kijkt naar het hele genoom en duurt vier dagen, vaak zelfs één of twee weken”, zegt bio-informaticus Jeroen de Ridder van het UMC Utrecht en het Oncode Institute, die de studie leidde. Soms moet een patiënt na de uitslag nóg een keer onder het mes.
Om veel sneller een beeld te krijgen van het methyleringsprofiel gebruiken De Ridder en zijn collega’s nanopore sequencing. Dat is een nieuwe, goedkope techniek waarmee de volgorde van dna ultrasnel kan worden vastgesteld. Een dna-streng wordt daarbij door een minuscule porie in een membraan getrokken. Kleine veranderingen in stroomsterkte geven aan welke van de vier bouwstenen (A, T, C of G) er op dat moment doorheen gaat, én of een van die vier (de C) gemethyleerd is of niet. Het handzame apparaatje, de MinION van het Britse bedrijf Oxford Nanopore, heeft het formaat van een nietmachine. De Ridder: „Het unieke is dat je tijdens het sequencen al toegang hebt tot de data, waarmee het algoritme direct aan de slag kan. Bij traditionele sequencers moet je wachten tot het hele monster is verwerkt.”
Met de MinION is binnen de beperkte tijd van een hersenoperatie niet het complete genoom in kaart te brengen. De Ridder en zijn team trainden een algoritme zó dat dit met de karige gegevens van de snelle screening toch een diagnose kan stellen. Voor de training en het testen van het algoritme (de validering) maakten ze gebruik van de methyleringsprofielen van honderd tumoren van het centraal zenuwstelsel die in 2018 zijn verzameld onder leiding van onderzoekers in Heidelberg, Duitsland.
/s3/static.nrc.nl/images/gn4/stripped/data106497566-b5752c.jpg|https://images.nrc.nl/8wJ8g-sYe5z5c-UHymdHLMdpy-Y=/1920x/filters:no_upscale()/s3/static.nrc.nl/images/gn4/stripped/data106497566-b5752c.jpg|https://images.nrc.nl/_93PNDTklV4dGn1YL68skJpJJYs=/5760x/filters:no_upscale()/s3/static.nrc.nl/images/gn4/stripped/data106497566-b5752c.jpg)
Foto UMC Utrecht
Het algoritme, dat de Utrechtse onderzoekers Sturgeon noemen, gaf de juiste uitslag bij 45 van de 50 monsters van eerder geopereerde en gediagnosticeerde patiënten van het Prinses Máxima Centrum voor kinderoncologie. Bij de overige vijf gaf Sturgeon geen diagnose – dus ook niet een verkeerde. En ook tijdens de operatie lukte het bij 18 van de 25 kinderen en volwassenen om binnen negentig minuten correct te bepalen om welk subtype het ging.
Om te bewijzen dat de hele procedure echt binnen anderhalf uur klaar is, maakten de onderzoekers een video van het hele proces. Ze publiceerden ook een verkorte versie van die video. Na het telefoontje uit de operatiekamer loopt een laborante vanuit het lab in het Prinses Máxima Centrum over een loopbrug naar de operatiekamer in het Wilhelmina Kinderziekenhuis van het UMC Utrecht. Met het stukje tumorweefsel in een koelbox loopt ze terug, en na twintig minuten is het stukje geregistreerd en komt het binnen in het dna-lab. Vijftig minuten na het telefoontje wordt het dna in de MinION geladen. De Ridder: „De uitslag geven we door aan de patholoog die ook het weefsel onder de microscoop bekijkt. Die stelt op basis van alle informatie de diagnose en geeft die door aan de chirurg in de operatiekamer.”
Het Prinses Máxima Centrum en het Amsterdam UMC gebruiken Sturgeon inmiddels bij specifieke operaties waarbij de diagnose bepalend kan zijn, zegt De Ridder. „Ondertussen valideren wij het nog verder, met gegevens uit meerdere centra in Europa.”
De Ridder hoopt dat de snelle manier om diagnoses te stellen ook voor andere kankersoorten beschikbaar zal komen. „Bij een hersentumor is het belangrijk dat je ter plekke een diagnose krijgt, omdat daarvan niet zomaar eerst een biopt is te nemen. Maar ook voor patiënten met beter bereikbare kankersoorten is een of twee weken wachten op de definitieve diagnose heel stressvol. Met deze nieuwe methode weten patiënten binnen een dag waar ze aan toe zijn.”
:format(webp)/s3/static.nrc.nl/bvhw/files/2020/06/coverwet.jpg)
