Skreddersydd kreftbehandling

.

Resistens

Jian Gao ville med sitt doktorgradsprosjekt prøve å finne ut hvorfor kreftcellene kunne beskytte seg mot cellegiften, altså hvilken mekanisme som lå bak resistensen.

Hun dyrket derfor ulike kreftcellelinjer fra munnhulekreft som fikk forskjellige doser med cellegiften cisplatin.  En kreftcellelinje er dyrket frem fra pasienters kreftsvulster og kan leve i det uendelige i laboratoriet. Slike cellelinjer brukes til å undersøke biologien og hvilke endringer som har ført til kreftutviklingen. Men siden kreftcellelinjene deler seg i laboratoriet, kan de også tilpasse seg nye vekstbetingelser og for eksempel bli resistente mot cellegiften cisplatin, på samme måte som kreftsvulsten i pasientene.

Først måtte jeg finne frem til de kreftcellene som var følsomme for cellegiften, forklarer Jian Gao. Slik kunne jeg  i identifisere  de følsomme kreftcellelinjene som jeg kunne gjøre resistente i laboratoriet, for deretter å studere hvilke endringer cellene gikk igjennom fra å være følsomme til å bli resistente, utdyper  Gao.

Cellegift til kreftcellelinjer

-I denne prosessen hentet jeg frem to forskjellige kreftcellelinjer. I begynnelsen gav jeg dem en dose med cellegift som var kraftig nok til å drepe halvparten av kreftcellene. Dosen ble økt for hver uke, og etter åtte måneder var begge kreftcelletypene resistente mot cellegiften cisplatin, forklarer Gao.

Deretter fikk disse cellene en pause fra all behandling. Gao ville undersøke om pausen fra cellegiften kunne reversere resistensen. Det viste seg imidlertid at pausen ikke hadde noen effekt og cellene var blitt permanent resistente mot cisplatin. De resistente cellelinjene hadde endret seg permanent.

-Jeg satt nå igjen med to celletyper som jeg visste var resistente og disse cellelinjene kunne jeg nå sammenligne med de originale følsomme kreftcellelinjene, forklarer Gao.

For å sammenligne genuttrykket til cellene, brukte Gao en teknikk hvor man undersøker uttrykket til ca 21000 gener en såkalt mRNA mikromatrise. Denne teknikken ble brukt for å undersøke endringene i genuttrykket til de resistente kreftcellelinjene og deretter sammenlikne dem med genuttrykket til de originale følsomme kreftcellelinjene. 

Oppregulerte gener

Bare tre gener ble funnet oppregulert i begge de resistente cellelinjene. Blant disse genene valgte Gao å se på et cytokin, nemlig interleukin 6 (IL-6), som er et signalmolekyl som ofte er oppregulert i kreft, og som er assosiert med dårlig prognose og cisplatinresistens i flere forskjellige krefttyper.

Ved å undersøke IL-6 genuttrykket i hode-halskreftsvulstene hos 399 pasienter og deretter sammenligne dette med overlevelse, fant Gao og medarbeidere ut at de pasientene som hadde kreftsvulster med oppregulert interleukin 6 gen, ikke hadde noen bedre prognoser for å overleve av å få cellegiften cisplatin.

Tilsynelatende var slike kreftsvulster resistente mot cisplatin. Men detaljert kartlegging i de resistente kreftcellelinjene avslørte, at IL-6 i seg selv ikke gjorde kreften cisplatin resistent.  Effekten måtte gå via hittil ukjente mekanismer, muligens i samspillet mellom kreftsvulsten og IL-6 stimulering av det omkringliggende bindevevet.

Vekstfaktorer

Bindevevet kan produsere vekstfaktorer som kreftsvulsten vokser på. Det finnes en rekke ulike vekstfaktorer, og av de 8 kjente epiteliale vekstfaktorene kunne Gao og medarbeidere påvise en sammenheng mellom kreftsvulstens genuttrykk i fire av disse epiteliale vekstfaktorene og overlevelse. De fire vekstfaktorene var: Amphiregulin, epidermal, heparin-bindene EGF-lignende vekstfaktor og beta-celulin . Kunne økt produksjon av disse vekstfaktorene forklare cisplatinresistensen?

Forutsi prognose

Forskningen til Jian Gao viste at dersom disse vekstfaktorene var oppregulerte, var det stor sannsynlighet for at pasienten ikke vil overleve. Samtidig fant man ikke noen sammenheng mellom cisplatinresistens i kreftcellelinjene og produksjonen av disse vekstfaktorene.

Men i pasientene kunne forskerne påvise at jo flere av disse fire vekstfaktorene en svulst uttrykte, jo dårligere gikk det med pasienten. Ved å kvantisere mengden mRNA i kreftsvulsten kunne Gao og medarbeidere forutsi pasientens prognose betydelig bedre enn TNMsystemet, som er den tradisjonelle metoden som brukes til å bestemme stadiet til en kreftsykdom. Selv hos de sykeste pasientene med fjernmetastaser, kunne nivået av disse fire vekstfaktorene forutsi hvor lenge pasienten ville overleve.

Felles reseptor

Disse vekstfaktorene har en felles reseptor innen den såkalte EGF-reseptorfamilien. I dag finnes det flere legemidler som brukes i pasientbehandling, som kan blokkere denne reseptoren. For de pasientene som har kreftsvulster med høyt uttrykk av disse vekstfaktorene vil det muligens være spesielt hensiktsmessig å bruke disse medisinene for å redusere kreftvekst og øke pasientens sjanse til å overleve.

Forhindre resistens

 I siste del av doktorgradsarbeidet prøvde Gao å finne frem til forskjellige «hemmere» som kunne påvirke cisplatinresistensen. Etter flere utprøvninger av ulike signal og reseptorhemmere, fant hun til slutt ut at et medikament som heter AG825, som hemmer aktiviteten til et EGF-reseptor familiemedlem (HER 2), kunne redusere cisplatinresistensen i fire forskjellige kreftcellelinjer. Dette skjedde ved å øke cellegiften cisplatin sin evne til å sette i gang cellenes selv-ødeleggelsesprogram (apoptose).

Siden disse medikamentene allerede brukes i pasientbehandlingen ved andre typer kreft, og selv om detaljene i mekanismen må undersøkes videre, har Gao  og medarbeidere sannsynliggjort at det kan være en fordel å  kombinere cellegiftbehandling med «hemmere» av kreftcellens beskyttelsesmaskineri.  Dette kan da gi en betydelig bedret effekt av cellegiften cisplatin og derigjennom øke prognosen for overlevelse til pasienter med hode-halskreft.

Mer forskning må til

Men det gjenstår fortsatt mye arbeid og det er ofte en lang vei fra cellelinjers reaksjon i laboratoriet til hvordan kreftsvulster hos pasienter reagerer på samme type kombinasjonsbehandling. Bare videre forskning på kan gi svar på om dette er en farbar vei mot en mer effektiv, individualisert behandling av hode-halskreft.

 Referanser:

Referanser

 Low Mast Cell Density Predicts Poor Prognosis in Oral Squamous Cell Carcinoma and Reduces Survival in Head and Neck Squamous Cell Carcinoma. 

Attramadal CG, Kumar S, Gao J, Boysen ME, Halstensen TS, Bryne M.  Anticancer Res. 2016 Oct;36(10):5499-5506.

  Epidermal growth factor (EGF) receptor-ligand based molecular staging predicts prognosis in head and neck squamous cell carcinoma partly due to deregulated EGF- induced amphiregulin expression.

Gao J, Ulekleiv CH, Halstensen TS. J Exp Clin Cancer Res. 2016 Sep 26;35(1):151.

 Increased interleukin-6 expression is associated with poor prognosis and acquired cisplatin resistance in head and neck squamous cell carcinoma.

Gao J, Zhao S, Halstensen TS. Oncol Rep. 2016 Jun;35(6):3265-74. doi: 10.3892/or.2016.4765.