Epigenetica, de studie van erfelijke veranderingen in genexpressie zonder wijziging van de DNA-sequentiesequentie, is een belangrijk gebied geworden in begrip van kanker. Van DNA-methylering tot histonmodificatie en niet-coderende RNA’s, deze epigenetische veranderingen beïnvloeden de ontwikkeling en progressie van tumoren en bieden nieuwe mogelijkheden voor diagnose en behandeling. Dit artikel verkent deze mechanismen en hun implicaties in verschillende aspecten van oncologie, waaronder het potentieel van nutrigenomics in kankerpreventie.
Epigenetica in kankerdiagnose
Vroegtijdige en nauwkeurige detectie van kanker is een belangrijke stap op weg naar een succesvolle behandeling. DNA-methylering, het proces van het toevoegen van methylgroepen aan DNA-moleculen, waardoor de activiteit van een DNA-segment wordt gewijzigd zonder de sequentie zelf te veranderen, is een veelbelovende aanpak voor het detecteren van abnormale methyleringspatronen die in verband worden gebracht met de ontwikkeling van kanker. Deze modificatie kan de genactiviteit beïnvloeden en is daarom cruciaal om te begrijpen hoe bepaalde genen kanker kunnen bevorderen of voorkomen. De detectie van hypermethylering van de promotor heeft veel aandacht gekregen bij kankerdiagnostiek.
Histonmodificatie, waarbij veranderingen optreden in de eiwitten waar DNA omheen gewikkeld is, is een andere potentiële epigenetische biomarker. Deze eiwitten, bekend als histonen, spelen een sleutelrol bij het reguleren van genexpressie. Modificaties, zoals het toevoegen of verwijderen van chemische groepen op deze histonen, kunnen genen in- of uitschakelen en zijn daarom essentieel in het ontwikkelingsproces van kanker. De detectie van abnormale post-translationele modificaties in histonen is een opkomende benadering voor kankerdiagnose en voorspelling van de uitkomst. Bij longkanker zijn specifieke histonmodificaties, zoals lagere niveaus van H3- en H4-methylering, in verband gebracht met een slechte prognose en mortaliteit.
Methylering van miRNA’s is een nieuwe epigenetische biomarker bij verschillende vormen van kanker, waaronder longkanker. Hypermethylering van miR-124a en MiR-29 wordt in verband gebracht met een slechte prognose bij longkanker.
Epigenetische mechanismen
Epigenetische veranderingen kunnen een gen via verschillende mechanismen ‘aan’ of ‘uit’ zetten, waaronder DNA-methylering, histonmodificatie en niet-coderende RNA’s.
- DNA-methylering: Hierbij wordt een methylgroep overgebracht naar een specifieke positie in het DNA om de rekrutering van eiwitten die essentieel zijn voor het initiëren van genexpressie te moduleren. In het algemeen blokkeert methylering de genexpressie en is demethylering nodig om deze remming op te heffen.
- Histonmodificatie: Histonen zijn chromosomale eiwitten die om DNA gewikkeld zijn. Strak ingepakte histonen verhinderen dat de eiwitten die genexpressie reguleren toegang krijgen tot het DNA, waardoor expressie wordt geremd. Losse histonverpakkingen hebben het tegenovergestelde effect. Histonmodificatie bestaat uit het toevoegen of verwijderen van chemische groepen om de strakke of losse verpakking van histonen te regelen.
- Niet-coderend RNA : DNA-sequenties worden getranscribeerd om coderende of niet-coderende RNA’s te genereren. Terwijl coderende RNA’s eiwitten produceren, controleren niet-coderende RNA’s de genexpressie via verschillende mechanismen.
Epigenetische veranderingen bij kanker
Epigenetische veranderingen worden in verband gebracht met de ontwikkeling en progressie van kanker. Hun omkeerbare aard en somatische overervingspatroon maken ze echter tot potentiële therapeutische doelwitten. In kankeronderzoek is epigenetica essentieel voor vroegtijdige diagnose, detectie van kankertype en het ontwerp van nieuwe therapieën.
- DNA-methylering bij kanker: Globale hypomethylering van DNA gaat gepaard met hypermethylering in andere gebieden. Hypomethylering induceert de expressie van oncogenen (kankerbevorderende genen), terwijl hypermethylering de expressie van tumorsuppressorgenen onderdrukt. Deze gezamenlijke processen initiëren en bevorderen de ontwikkeling van kanker.
- Histonmodificatie bij kanker: Lagere niveaus van histon posttranslationele modificaties (methylering of acetylering) worden in verband gebracht met een slechte prognose bij prostaat-, long- en nierkanker. Omgekeerd worden hogere niveaus van een specifieke histonmodificatie (H3K9ac) geassocieerd met een slechtere overleving bij longkanker.
- MicroRNA’s (miRNA’s) in kanker: miRNA’s zijn een type niet-coderend RNA dat zich bindt aan boodschapper-RNA’s om hun vertaling en daaropvolgende eiwitsynthese te remmen. Veranderingen in hun structuur en functie kunnen ziekte veroorzaken. Sommige miRNA’s met een oncogene functie worden onco-miRNA’s genoemd.
Verminderde expressie van miR-101 is waargenomen in veel kankertypes, wat leidt tot een verhoogde expressie van een enzym dat verantwoordelijk is voor histonmethylering. Deze inductie van methylering in tumorsuppressorgenen kan het risico op de ontwikkeling van kanker verhogen.
Epigenetica bij de behandeling van kanker
Gecombineerde epigenetische therapieën hebben veelbelovende resultaten laten zien bij de behandeling van kankerpatiënten, omdat tumorigenese geassocieerd wordt met talrijke epigenetische veranderingen. Het is essentieel om bij elke patiëntde specifiekegenetische en epigenetische veranderingen te identificeren die geassocieerd worden met tumorigenese om het meeste uit deze therapieën te halen.
Bij blaaskanker wordt de expressie van tumorsuppressorgenen geremd door het repressieve polycomb-complex of de novo DNA-methylering. Onderdrukking van expressie gemedieerd door het polycomb repressorcomplex kan worden behandeld met remmers van het histon methyleringsenzym. Op dezelfde manier kan de de novo DNA-methylering worden geblokkeerd door DNAC-remmersEpigenetische therapieën kunnen worden gecombineerd met conventionele chemotherapie om de effectiviteit van de behandeling te vergroten. Gebleken is dat een combinatie van chemotherapie en epigenetische geneesmiddelen de groei van hervallen en refractaire agressieve kankers zoals diffuus groot B-cel lymfoom vermindert. Epigenetische geneesmiddelen helpen ook om de gevoeligheid van kankercellen voor chemotherapie te verhogen.
De cytotoxiciteit veroorzaakt door hoge doses chemotherapie kan epigenetische veranderingen in kankercellen teweegbrengenzoals DNA-methylering en histonacetylering. Dit kan leiden tot resistentie tegen medicijnen. Behandeling met remmers van deze epigenetische processen kan medicijnresistentie onderdrukken en de prognose van kanker verbeteren.
Inzicht in de rol van epigenetica bij kanker is essentieel voor het ontwikkelen van strategieën voor vroegtijdige diagnose, gerichte behandeling en betere resultaten voor kankerpatiënten. Ontdekkingen op het gebied van epigenetica maken de weg vrij voor een preciezere en gepersonaliseerde aanpak van de strijd tegen kanker. Hoewel epigenetica een essentiële rol speelt bij de behandeling van kanker, is het ook nauw verbonden met een ander belangrijk gebied: nutrigenomics.
Wat is nutrigenomics?
Nutrigenomics bestudeert hoe voedingsstoffen en voedselbestanddelen epigenetische veranderingen kunnen teweegbrengen. Bepaalde voedingsmiddelen zijn bijvoorbeeld rijk aan verbindingen die in staat zijn om DNA-methylering te beïnvloeden, een sleutelproces in de epigenetica. Voedingsstoffen zoals foliumzuur, B-vitamines en polyfenolen in fruit en groenten kunnen helpen om genetische activiteit op een gunstige manier te reguleren. Deze stoffen kunnen de expressie van kankergerelateerde genen activeren of onderdrukken, wat mogelijkheden biedt voor preventie en behandeling.
Daarnaast kan regelmatige consumptie van specifieke voedingsmiddelen een rol spelen bij histonmodificatie en de regulatie van niet-coderende RNA’s, twee andere belangrijke aspecten van epigenetica. Van omega-3 vetzurenbijvoorbeeld, die voorkomen in vette vis, is bekend dat ze niet-coderende RNA’s beïnvloeden, die op hun beurt genexpressie kunnen reguleren die gekoppeld is aan de ontwikkeling van kanker.
Dit onderlinge verband tussen voeding en epigenetica opent fascinerende perspectieven voor kankerpreventie en -beheer en onderstreept het belang van een evenwichtige, nutriëntenrijke voeding voor het behoud van een optimale gezondheid.
Het belang van nutrigenomics bij het begrijpen van kanker
Epigenetica is een complex onderdeel van de biologie dat onderzoekt hoe omgevingsfactoren en de menselijke levensstijl genexpressie beïnvloeden. Een bijzonder fascinerend aspect van dit onderzoek is nutrigenomics, waarbij wordt gekeken naar hoe voeding kan interageren met onze genen en daardoor een significante invloed kan hebben op onze gezondheid, ook in de context van kanker.
Nutrigenomics: voeding en epigenetische modificaties
Nutrigenomics richt zich op hoe de voedingsstoffen die we consumeren onze epigenetica kunnen beïnvloeden. Onze voeding bevat een breed scala aan verbindingen, zoals vitaminen, mineralen en fytonutriënten, die kunnen fungeren als epigenetische regulatoren.
- DNA-methylering: Bepaalde voedingsstoffen, zoals foliumzuur en vitamine B12, zijn essentieel voor DNA-methylering. Een tekort aan deze voedingsstoffen kan leiden tot afwijkingen in DNA-methylering, wat kan bijdragen aan de ontwikkeling van kanker.
- Histonen en voeding: Voedingsbestanddelen, zoals de polyfenolen in fruit en groenten, kunnen de histonmodificatie beïnvloeden. Ze kunnen helpen een histonstructuur te behouden die bevorderlijk is voor een normale genregulatie.
- Niet-coderend RNA: Bepaalde vetzuren, zoals omega-3 vetzuren, worden in verband gebracht met de regulatie van niet-coderende RNA’s. Deze RNA’s kunnen een cruciale rol spelen bij de regulatie van genen. Deze RNA’s kunnen een cruciale rol spelen in de regulatie van genen die betrokken zijn bij tumorgroei.
Nutrigenomics en kankerpreventie
De invloed van nutrigenomics op kankerpreventie is onmiskenbaar. Een uitgebalanceerd dieet dat rijk is aan essentiële voedingsstoffen kan bijdragen aan het behoud van een gezonde epigenetica, waardoor het risico op schadelijke epigenetische modificaties die verband houden met kanker wordt verkleind.
Studies hebben bijvoorbeeld aangetoond dat diëten rijk aan kruisbloemige groenten, zoals broccoli en bloemkool, verbindingen bevatten die DNA-methylering kunnen ondersteunen, waardoor epigenetische veranderingen die in verband worden gebracht met kanker worden voorkomen.
Bron:
- https://www.cureus.com/articles/76816-epigenetics-the-key-to-future-diagnostics-and-therapeutics-of-lung-cancer#!/
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2802667/
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5008069/
- https://molecular-cancer.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12943-020-01197-3
- https://www.news-medical.net/health/Understanding-the-Vital-Role-of-Epigenetics-in-Cancer.aspx
