9. Het ontstaan en de groei van kanker: een ultrakorte inleiding in tumorbiologie

Hoe ontstaat een kankergezwel? Hoe groeit een kankergezwel? Hoe ontstaan uitzaaiingen? Allemaal vragen waar de tumorbiologie zich mee bezighoudt. In deze aflevering passeren deze vragen de revue. Uiteindelijk heeft dit ook weer invloed op het denken over vroegdiagnostiek en screening.

Gesprek tussen een paar bekenden.

“Mijn moeder is een tijdje geleden overleden. Ze had een grote tumor in haar buik. Ze hebben nog geprobeerd het weg te halen, maar daar was het te groot voor. Daarna ging het heel snel bergafwaarts.”

“Dat komt toch doordat er lucht bij de tumor is gekomen? Dat heb ik iemand wel eens horen vertellen.”

“Dat dacht ik ook. We hebben het aan de dokter gevraagd. Maar die had een heel andere verklaring. Hij vertelde dat dit komt door de manier waarop kanker groeit.”

(Lees verder voor de verklaring van dit wijd verbreide misverstand)

Hoe ontstaat kanker?

Ons lichaam is opgebouwd uit miljarden en miljarden cellen. Al die cellen bevatten de code van het leven: DNA. Dat is trouwens niet helemaal waar. Rode bloedcellen hebben geen DNA. De meeste van die cellen kunnen zich delen. Niet alleen tijdens de groei, maar ook tijdens het volwassen leven. Er sterven namelijk ook steeds cellen af. Celdeling wordt door het lichaam streng gecontroleerd. Die controle kan verstoord raken. Daardoor kan een cel zich ongeremd gaan delen: een tumor is ‘geboren’. De vraag is vervolgens: hoe kan een cel aan die controle ontsnappen? Dat is nog niet 100% bekend.

De meest gangbare theorie voor kankerontwikkeling is klonale groei. Die theorie wordt uitgelegd in figuur 2. Er treden continu beschadigingen in het DNA van cellen op. Dat gebeurt bij mens en dier en is volstrekt normaal. Het over- overgrote deel van die beschadigingen wordt weer gerepareerd. En als dat niet lukt, pleegt een cel letterlijk zelfmoord. Maar heel af en toe kan zo’n beschadiging toch blijven bestaan. Nou zal één zo’n beschadiging niet direct kanker veroorzaken. Maar als de DNA beschadigingen zich opstapelen, kan die cel zich uiteindelijk aan de regels onttrekken (de licht roze cel 1). Die cel kan zich als een kloon gaan vermeerderen (vandaar de term klonale groei). Die veranderingen in het DNA gaan door. Daardoor zal één van die kankercellen op een gegeven moment sneller delen dan de andere kankercellen (cel 2). Die cel zal zich vervolgens als een nieuwe kloon binnen die tumor gaan uitbreiden. De kankercellen zullen steeds meer afwijkende vormen krijgen en steeds minder op het oorspronkelijke weefsel lijken. Dat proces zet zich door en door. Tenslotte kan een een kankercel (cel 4) het vermogen krijgen om uit te zaaien.

Dus kanker ontstaat door een opeenstapeling van DNA afwijkingen. Daardoor onttrekken kankercellen zich steeds meer aan de normale controle van het lichaam. DNA afwijkingen ontstaan onder andere door het ouder worden. Dat verklaart waarschijnlijk waardoor kanker vooral op oudere leeftijd steeds vaker voorkomt. Maar DNA schade kan ook ontstaan door andere factoren zoals roken. Kanker bij kinderen ontstaat vooral door aangeboren DNA afwijkingen.

Volgens de gangbare theorie zijn er 6 belangrijke verschillen tussen normale cellen en kankercellen.

1. Een kankercel is onsterfelijk. De meeste normale cellen hebben een bepaalde levensduur. Kankercellen niet, die blijven bestaan en die blijven zich maar delen.
2. Een kankercel maakt zelf groeistimulerende stoffen aan. Zoals gezegd is celdeling een normaal proces dat het hele leven doorgaat. Dat doen cellen door stoffen aan te maken die voor die celdeling zorgen. In de normale situatie is dat een uitgebalanceerd proces. Kankercellen houden zich hier niet aan en kunnen zelf hun groei aanzwengelen.
3. Een kankercel luistert niet naar signalen die de groei moeten remmen. Celdeling is een delicaat evenwicht tussen remmen en stimuleren. Daar trekt een kankercel zich niets van aan. Want een kankercel geeft altijd gas terwijl de rem stuk is.
4. Een kankercel is bestand tegen apoptose. Apoptose betekent geprogrammeerde celdood. Een normale cel die teveel beschadigd is, zet een soort geregeld zelfmoordproces in gang. Doordat die ene cel zich opoffert, is het organisme als geheel uiteindelijk beter af. Kankercellen doen dit niet, of heel anders. Ondanks alle (DNA) schade kunnen ze blijven delen.
5. Een kankergezwel zorgt zelf voor de aanmaak van nieuwe bloedvaten. Als een gezwel groeit, wordt de aanvoer van voedingsstoffen een probleem. Daarom maakt een gezwel stoffen aan die de groei van bloedvaten stimuleren. Dat lukt niet altijd even goed. Je ziet daarom in grote gezwellen vaak gebieden van afgestorven kankercellen die het niet goed geregeld hebben.
6. Een kankergezwel kan ingroeien en uitzaaien. Kankercellen kennen geen grenzen. Normale cellen kunnen niet in een ander weefsel groeien. En normale cellen kunnen niet op een andere plek groeien. Dat kunnen kankercellen wel. Vroeger werd gedacht dat een kankercel toevallig losraakte en via het bloed naar een andere plek werd versleept. Daar kon de cel vervolgens uitgroeien tot een uitzaaiing. We weten intussen dat het veel complexer is. Een cel moet heel wat bijzondere eigenschappen hebben om in een ander weefsel door te kunnen dringen. En vooral om op een andere plek in het lichaam te kunnen overleven en groeien.

De groei van kankercellen

Als je mensen vraagt hoe een kankergezwel groeit, krijg je meestal antwoorden als “een paar millimeter per jaar”, of “een centimeter per jaar”, of “geleidelijk aan”. Maar, kanker groeit anders, die groei verloopt exponentieel. In het begin gaat dat onmerkbaar langzaam, maar geleidelijk aan gaat het gaat steeds sneller en sneller. Exponentiële groei is voor veel mensen een lastig begrip. Ik probeer met een paar voorbeelden duidelijk te maken wat dat betekent.

Voorbeelden van exponentiële groei

Stel, je zet 1.000 euro op je bankrekening. Je krijgt 10% rente per jaar. Na één jaar heb je 1.100 euro. Na twee jaar heb je geen 1.200 euro, maar 1.210 euro. En na 10 jaar heb je geen 2.000 euro, maar 2.593,74 euro: rente op rente. Het gaat steeds sneller. Zie figuur 3.

Het tweede voorbeeld komt uit het boek Inferno van Dan Brown (figuur 4). Je hebt een leeg glas. Om 11 uur doe je wat water in het glas. Vanaf dat moment verdubbel je iedere minuut de hoeveelheid water in het glas. Het glas is precies om 12 uur vol. De vraag is: hoe laat is het glas half vol (of half leeg natuurlijk)? Niet om half 12 zoals veel mensen denken maar pas om één minuut voor 12.

Het laatste voorbeeld is vrij bekend en komt aardig in de buurt van de groei van kankercellen (figuur 5). Een schaakbord heeft 64 (8 x 8) velden. Op één van de hoekvelden leg je één graankorrel. Op het veld ernaast 2 graankorrels. Op het veld daar weer naast 4 korrels, 8 korrels, 16 korrels enzovoort. Op het 8e veld liggen al 128 korrels. Als je zo doorgaat, liggen op het 64e en laatste vakje onvoorstelbaar veel graankorrels (iets minder dan 10.000.000.000.000.000.000)!

Exponentiële groei van kanker

Op deze manier groeit kanker ook. Het begint met die ene cel. Die deelt zich in tweeën en die twee cellen delen zich weer. Die 4 cellen delen zich ook weer enzovoort. Zie figuur 6. In de tijd dat één cel zich deelt in 2 cellen, delen 1000 cellen zich in 2000 cellen. En in de tijd dat één cel zich deelt in 2 cellen, delen 1 miljoen cellen zich in 2 miljoen cellen. In 3 celdelingen wordt één cel een minikubus van 2 x 2 x 2 cellen. Een blokje kankercellen van 1 x 1 x 1 mm wordt in diezelfde 3 celdelingen een blokje van 2 x 2 x 2 mm.

Het klopt trouwens niet helemaal. Als een kankergezwel groter wordt, gaat de groei nog steeds exponentieel door. Toch wordt de groei wel afgeremd omdat het gezwel problemen krijgt met de voedselvoorziening. Kankercellen zorgen voor hun eigen bloedvoorziening, maar dat is op termijn toch onvoldoende. Dat betekent dat de tijd waarin de hoeveelheid kankercellen zich verdubbelt geleidelijk aan toeneemt.

Je kunt de hoeveelheid kankercellen in een grafiek uitzetten tegen de tijd (figuur 7). Helemaal links begint het met de allereerste kankercel. Deze grafiek volgt 40 celdelingen. Op de helft van de tijd lijkt het alsof er nog niets is gebeurd. Toch zijn er dan al ruim 1 miljoen kankercellen. Pas op het laatst zie je in de figuur iets gebeuren. En dan lijkt het ineens te exploderen.

Dit verklaart waarom bij sommige kankerpatiënten het ineens heel snel gaat. Dat komt niet omdat er lucht bij is gekomen. Het heeft met de groeiwijze van kanker te maken.

Als de diagnose wordt gesteld, zijn er al miljoenen en miljoenen kankercellen. Die hebben door de tijd heen steeds meer DNA afwijkingen gekregen waardoor die kankercellen andere eigenschappen hebben gekregen. Door betere scans en laboratoriumtesten (hoofdstuk 4) en door het aanscherpen van normen (hoofdstuk 5) kan de diagnose vroeger worden gesteld. Dit geldt ook voor screening en bevolkingsonderzoek. Op dat moment zijn er weliswaar nog minder kankercellen, maar het zijn er nog steeds miljoenen en miljoenen. Ook die kankercellen hebben door de tijd andere eigenschappen gekregen. Het ‘lot van de kanker’ en daarmee ook het ‘lot van de kankerpatiënt’ is waarschijnlijk al grotendeels bepaald in de tijd vóór de diagnose. En dat verklaart waarschijnlijk ook dat screening veel minder effect heeft dan je zou hopen en verwachten.

Samenvattend:

Kanker ontstaat door afwijkingen in het DNA die aan de normale controle weten te ontsnappen. Als een gezwel zich uitbreidt, ontstaan steeds nieuwe DNA afwijkingen die de kankercellen weer andere eigenschappen geven. Kanker groeit exponentieel. Elke kankercel blijft zich delen. In het begin lijkt het allemaal heel erg langzaam te gaan. Geleidelijk aan gaat het sneller en sneller totdat er ineens een explosie van kankercellen lijkt te ontstaan.

Volgend hoofdstuk (10).  Lead-time: de verklaring voor alle effecten van vroegdiagnostiek.

Vorig hoofdstuk (8). Wat zegt een afwijkende of een normale uitslag nu eigenlijk?

Overige hoofdstukken.