Translationel kræftforskning og individbaseret behandling med udgangspunkt i brystkræft og et konkret forskningsprojekt

Transkript

1 Translationel kræftforskning og individbaseret behandling med udgangspunkt i brystkræft og et konkret forskningsprojekt Anne-Sofie Schrohl Rasmussen, cand.scient. (humanbiologi) Faggruppen Patobiologi, Institut for Veterinær Sygdomsbiologi, LIFE/KU

2 Oversigt Baggrund - herunder Hvorfor individbaseret kræftbehandling? Brystkræft og status på individbaseret behandling indenfor brystkræft Translationel forskning Et eksempel: TIMP-1 som prædiktiv markør hos patienter med brystkræft et translationelt forskningsprojekt Kliniske studier In vitro studier Dyremodel Spørgsmål

3 Terminologi Tumormarkør Et molekyle, en proces eller lignende som er forandret i forbindelse med kræft. Forandringen skal være målbar Prognostisk markør En markør som fortæller noget om patientens prognose hvor skrap en behandling er der behov for? Prædiktiv markør En markør som fortæller noget om hvilken type behandling den enkelte tumor vil være mest følsom overfor og dermed hvilken behandling patienten vil have mest gavn af Adjuverende behandling Tillægsbehandling en medicinsk behandling som tilbydes efter operation for primær kræftsygdom

4 Individbaseret kræftbehandling Skræddersyet behandling Individualiseret behandling Formål At sikre at patienterne fra begyndelsen får en behandling som er tilpasset netop deres kræftsygdom Øget helbredelsesprocent og øget overlevelse Patienter spares for bivirkninger forbundet med behandlinger som er uden effekt på deres sygdom Samfundsøkonomisk fordel Forudsætning Kendskab til karakteristika ved tumoren som har forbindelse til tumorcellernes følsomhed overfor forskellige stoffer Patientens behandling baseres på stoffer, som man forventer vil have en effekt

5 Brystkræft Hyppigste kræftform blandt kvinder i den vestlige verden Ca nye tilfælde/år i Danmark Incidens stigende, mortalitet faldende (tidligere diagnostik, forbedrede kirurgiske teknikker, bedre medicinsk behandling) En betydelig del af patienterne oplever stadig En betydelig del af patienterne oplever stadig sygdomstilbagefald og ender ofte med at dø af brystkræft på trods af at mange modtager en omfattende medicinsk behandling

6 Brystkræftbehandling i dag Diagnose Operation Strålebehandling Evt. adjuverende medicinsk behandling Metastatisk sygdom Neoadjuverende behandling Vurdering af prognose, prædiktion Spredning til armhulens lymfeknuder Tumorstørrelse Histologi (type, cellekerner, mitoser, cellulær organisering) Patientens alder Ekspression af hormonreceptorer (østrogen, progesteron), HER2 (human epidermal growth factor receptor-2) (Proliferation, kar, TOP2A)

7 Individbaseret behandling af brystkræft Prognose er medicinsk efterbehandling nødvendig Prædiktion hvilken behandling kan forventes at være effektiv? Anti-hormonbehandling (hvis tumorcellerne udtrykker østrogen- og/eller progesteronreceptorer) Målrettet behandling (antistofbehandling rettet mod HER2) Kemoterapi Bedre prognostisk vurdering Nye behandlinger Bedre anvendelse af eksisterende behandlinger

8 Nye værktøjer - prognose Gensignaturer analyse af genekspression. Valideres MammaPrint Analyserer ekspressionen af 70 gener som er relateret til risikoen for sygdomstilbagefald (metastatisk sygdom) (van t Veer LJ et al: Nature, vol. 415, 2002) Oncotype Dx Ekspressionsanalyse af 21 gener (Paik S et al: New England Journal of Medicine, vol. 351, 2004)

9 Forbedringer gennem translationel forskning "Translational cancer research transforms scientific discoveries arising from laboratory, clinical, or population-based studies into clinical applications to reduce cancer incidence, morbidity, and mortality." National Cancer Institute, 2009 Overførsel af nye opdagelser og viden til klinisk anvendelige applikationer Kræver at det kliniske spørgsmål og behov defineres og holdes for øje gennem hele processen og i alle beslutninger Kræver en multi-disciplinær tilgang og forskningsgruppe (læger, laboratorie-baserede forskere, statistikere) der skal etableres samarbejder på tværs af faggrupper

10 Et eksempel på et forskningsprojekt: TIMP-1 som ny prædiktiv markør - et translationelt forskningsprojekt indenfor brystkræft

11 Udgangspunktet Det kliniske behov Der findes ingen validerede prædiktive markører for anvendelse af kemoterapi hos patienter med brystkræft - vi kan endnu ikke skræddersy kemoterapien som vi gerne vil! Hypotese og formål Et højt indhold af proteinet TIMP-1 forudsiger et dårligt respons på kemoterapi, og TIMP-1 er den direkte årsag til resistens, idet TIMP-1 beskytter kræftcellerne mod apoptose Vi vil undersøge om dette er tilfældet, om TIMP-1 har potentiale som tumormarkør, og vi vil etablere et system baseret på cellekulturer, hvor vi kan undersøge dette nærmere

12 Tissue Inhibitor of Metalloproteinases- 1 TIMP-1 28 kda glykoprotein Hæmmer matrix metalloproteinaser Findes naturligt i de fleste kropsvæsker Har funktioner som synes at være uafhængige af MMP- hæmning Beskytter mod apoptose Stimulerer cellevækst Påvirker angiogenese Adskillige studier påviser en rolle for MMP-systemet og TIMP-familien i forbindelse med tumorvækst og spredning TIMP-1 proteinet kan påvises ved hjælp af ELISA i blod- og vævsprøver og immunhistokemisk i vævssnit

13 TIMP-1 og respons på kemoterapi metastatisk brystkræft 173 patienter Alle opereret for primær brystkræft Alle udviklede senere metastatisk brystkræft Modtog kemoterapi for metastatisk sygdom Information tilgængelig om respons på kemoterapi Adgang til vævsprøver Har respons på kemoterapi relation til indholdet af TIMP-1 i tumoren? JA!

14 Studiets opbygning og resultater Identifikation og karakterisering af patienter Måling af TIMP- 1- koncentrationen i tumorvæv Statistisk efterbehandling I en multivariat analyse var TIMP-1 også signifikant relateret til dårligere respons på kemoterapi

15 TIMP-1 og respons på kemoterapi primær brystkræft 525 patienter Alle opereret for primær brystkræft Behandlet med kemoterapi eller ingen adjuverende terapi Oplysninger tilgængelige om eventuel udvikling af metastatisk sygdom Adgang til vævsprøver Forsøg på opdeling i TIMP-1 høj og lav gruppe Identifikation og karakterisering af patienter Måling af TIMP- 1- koncentrationen i tumorvæv Statistisk efterbehandling

16 Resultater Anthracyklin-behandling A CMF Cumulative percentage TIMP-1 low TIMP-1 high Cumulative percentage TIMP-1 low TIMP-1 high Months Months Number at risk TIMP-1 low TIMP1-high Patienter med høj og lav TIMP-1 har forskellig forekomst af metastatisk sygdom - men kun ved behandling med den ene type kemoterapi! Beskytter TIMP-1 kræftcellerne mod behandling med anthracyklin? Burde TIMP-1 høje patienter tilbydes en anden behandling?

17 Tilbage til laboratoriet Spørgsmål Kan vi eftervise at TIMP-1 beskytter celler mod behandling med kemoterapi? Hvis ja, hvad skyldes denne beskyttelse? Er beskyttelsen knyttet til specifikke stoffer? Kan den ophæves?

18 Et cellelinie-baseret system Cellelinie (MCF-7, brystkræft) Transfektion med det humane TIMP-1 gen Transfektion med tom kontrol vektor Single celle kloning Single celle kloning Kloner med højt niveau af TIMP-1 Kloner med lavt niveau af TIMP-1 (kontrol) Kemoterapi Kvantificering af celledød

19 Analyse af udvalgte kloner - celledød V1 T5 TIMP-1 GAPDH Cell death (% LDH release) ** *** T5 V Etoposide concentration (µm) Cell death (% LDH release) *** Epirubicin concentration (µm) T5 V1 Cell death (% LDH release) Taxol concentration (µm) T5 V1

20 Akt-signaleringsvejen Akt (Protein Kinase B/PKB) Serin/threonin-kinase Signalering via Akt påvirker mange cellulære funktioner (proteinsyntese, glukosemetabolisme, proliferation, overlevelse/apoptose) Det har været vist, at TIMP-1- medieret beskyttelse mod celledød involverer Akt og Akt-signaleringsvejen i visse cellulære systemer Kilde: Sigma-Aldrich,

21 Signalering Behandling af celler med etoposid med eller uden Akt-inhibitor % LDH release T5 V1 Hæmning af Akt signaleringsvejen øger cellernes følsomhed overfor kemoterapi Control Inhib Eto Eto+inhib

22 En dyremodel Tumorceller Kemoterapi Monitorering Aflivning af mus Analyse af tumor Tumor response to treatment with vehicle Tumor response to treatment with etoposide (50mg/kg) Relative tumor volume Days post treatment V1 NaCl MCF-7 NaCl T5 NaCl Relative tumor volume Days post treatment V1 eto MCF-7 eto T5 eto

23 Konklusioner Hos patienter med brystkræft hænger et højt TIMP-1-niveau i primærtumor sammen med mindre sandsynlighed for at patienten har gavn af kemoterapi med anthracykliner Dette gælder både for patienter med metastatisk og primær brystkræft I cellekulturer kan denne TIMP-1-medierede beskyttelse eftervises og den ledsages af en øget signalering via Aktsignaleringsvejen Hæmning af Akt-signalering øger cellernes følsomhed overfor kemoterapi I en musemodel vokser celler med et højt indhold af TIMP-1 hurtigere og er mere resistente overfor behandling

24 Perspektiver Kan TIMP-1 anvendes som prædiktiv markør hos patienter med brystkræft? Et stort studie har bekræftet sammenhængen mellem højt TIMP-1-niveau og reduceret respons på et anthracyklin, som rutinemæssigt anvendes i kemoterapi for brystkræft Endnu et valideringsstudie er undervejs TIMP-1 kan nu kvantificeres i vævssnit ved hjælp af immunhistokemi og kan dermed integreres i klinisk praksis Molekylærbiologiske studier fortsætter for at afklare mekanismen bag beskyttelse mod celledød og evt. udnytte denne viden terapeutisk

25 Hvem har bidraget? Sidse Ørnbjerg Würtz Ulrik Lademann Nunni Rømer Louise Fogh Iduna Fichtner Maxime P. Look Marion E. Meijer-van Gelder John A. Foekens Ib Jarle Christensen Nils Brünner Finansiel støtte Kræftens Bekæmpelse Fonden til fremme af Klinisk Eksperimentel Cancerforskning specielt vedrørende cancer mammae A Race Against Breast Cancer