Tumor-host cell molecular interactions in metastasis

Ondartet føflekk-kreft, også kalt malignt melanom, er en svært aggressive kreftform som har en særlig stor evne til å spre seg og danne dattersvulster, metastaser, andre steder enn der den første svulsten oppstod. Nyere studier har vist at kreftceller med som etablerer seg på nye steder kan oppføre seg svært dynamiske i møtet med molekylære signaler fra det omkringliggende mikromiljø. Målet med prosjektet har vært å bedre forståelsen av det molekylære samspillet mellom kreftcellene som har etablert seg på et nytt sted og de normale cellene i disse organene, med sikte på å avdekke nye terapimål. Prosjektet har særlig fokusert på betydningen av det organ-spesifikke miljøet ved etablering av melanom-metastaser i hjernen. Studiet har tatt utgangspunkt i en dyremodell der føflekkreftceller fra pasienter dyrkes i dyr for å få en situasjon som mest mulig ligner svulstens vekst i mennesket. Fra dyremodellen høstet vi en rekke vevsprøver og skilte ut kreftceller fra omkringliggende vev ved bruk av immunmagnetiske kuler. Videre har vi undersøkt genekspresjonen ved hjelp av mikromatriseteknologi for både selekterte kreftceller og vertsvevet omkring de selekterte cellene. Analyser av ekspresjonen viste at en rekke gener involvert i glutamatsignalering var signifikant oppregulert i melanom-celler som vokste i hjernen, sammenlignet med vekst i andre organer. Videre benyttet vi oss av dyremodellen for å høste vev fra hjernemetastaser i forskjellige vekstfaser, for slik å kartlegge genforandringer som skjer i løpet av spredningsprossessen. Undersøkelsen avdekket at melanomceller tilpasser seg det spesielle hjernemiljøet ved å reprogrammere gen-transkripsjon i retning av å bli mer lik nerveceller. Etter at melanomcellene hadde etablert seg i hjernen, gikk de over i en vekstfase, med tilhørende endret genuttrykkssignatur, som er typisk for hurtigvoksende melanomceller. Videre kunne vi påvise regulering av en rekke immunrespons-relaterte gener i det omkringliggende vevet. Resultatene viser at astrocytter i hjernen har en viktig rolle som aktivt medvirkende til etablering og vekst av melanom i hjernen. Signalnettverksanalyser av gener som er opp- og nedregulerte i disse forsøkene avslørte at sentrale gener/proteiner i nettverket overlapper med proteiner som er relevante for kjente nevrologisk sykdommer. Funnene har gitt økt innsikt i det molekylære nettverket mellom melanom og celler i hjernen og har avdekket nye potensielle mål for melanomterapi, deriblant glutamatsignalering. Disse funnene ble beskrevet i en artikkel publisert i Oncoscience i 2014. I 2013 ble det videre innen prosjektet gjennomført en mastergradsoppgave som tok utgangspunkt i resultater fra genekspressjonsstudiet nevnt over. Våre data antyder en rolle for neureguliner i hjernemetastase-utvikling. Neureguliner er vekstfaktorer og ligander for ERBB-reseptor-familien. Mastergradsprosjektet ble gjennomført for å belyse en mulig rolle for neureguliner i malignt melanom. Vi fant at melanomceller som vokste i kultur, og som ble behandlet med en klinisk anvendt Braf-hemmer, kunne øke overlevelsesraten ved tilføring av neuregulin i dyrkningsmediet. Disse funnene er i samsvar med publiserte funn, der økt ekspresjon av ERBB-reseptor etter Braf-inhibering er en påvist resistensmekanisme. Dette betyr at i et neuregulin-rikt miljø, som tilfellet er med et hjernemetastase-assosiert mikromiljø, vil aggressive melanomceller kunne overleve terapi ved alternativ vekst-signalering drevet av neureguliner. For å blokkere denne resistensveien, benyttet vi en kombinasjonsbehandling bestående av en Braf-hemmer og en ERBB-reseptor hemmer (lapatinib). Lapatinib er anvendt i brystkreftbehandling grunnet nettopp økt aktivitet av ERBB-reseptor i brystkreftceller. Det viste seg at kombinasjonen førte til økt celledød sammenliknet med forsøk der hver hemmer ble brukt separat. Det ligger derfor ett potensiale for undersøkelse av kombinasjonsbehandlingen i prekliniske modeller av hjernemetastase fra melanom. Malignt melanom er en av kreftformene med hyppigst spredning til hjernen. Pasienter med påvist hjernemetastaser er assosiert med dårlig overlevelse prognose og denne pasientgruppen er ofte ekskludert fra kliniske studier. Melanompasienter med spredning til hjernen utgjør en klinisk utfordring, da det per dags dato ikke eksisterer behandling som gir økt overlevelse for denne pasientgruppen. En bedre forståelse av de molekylære mekanismer som ligger til grunn for etablering av melanommetastaser i hjernen er nødvendig i arbeidet med å utvikle nye terapimål. Resultatene fra dette arbeidet kan være av klinisk betydning, da dagens terapi er rettet mot melanomceller i vekstfase, fordi vi her avdekker mulige terapeutiske målgener som kan affisere invaderende melanomceller, og som dermed kan komplementere dagens terapiregime. Våre funn fra dette prosjektet kan således ha stor betydning for utvikling av terapi-regimer som er rettet mot hjernemetastaser fra malignt melanom.