” Development of hormone refractory prostate cancer - the role of ß-adrenergic receptors”

I juli 2012 rapporterte vi resultatene fra det første og minste utvalget, som var en gruppe prostatakreftpasienter fra Oslo II studien. Denne studien ble utført blant menn i Oslo i år 2000, og hadde som hovedformål å studere risikofaktorer for hjerte- karsykdom. Takket være tilgang til data fra denne studien og en kobling av disse mot Kreftregisteret, fant vi at blant de som mottok hormonbehandling for sin prostatakreft, hadde betablokkerbrukere lavere risiko for å dø av kreften. Funnet ble gjort i en liten gruppe pasienter, og det var derfor behov for å studere den mulige assosiasjonen i en større pasientgruppe. Dessuten hadde vi lite tilleggsinformasjon om sykdommens alvorlighetsgrad i denne studien, slik at det var vanskelig å justere for viktige prognostiske markører som kan ha påvirket sammenhengen.

For å forsøke å utelukke påvirkning fra viktige sykdomsmarkører, samt undersøke om assosiasjonen også gjaldt pasienter som ikke fikk hormonbehandling, gjorde vi i 2012 en studie blant alle menn diagnostisert med prostatakreft i Norge mellom 2004 og 2009. Etter å ha luket ut pasienter med lav forventet dødelighet grunnet ikke-aggressiv sykdom, samt pasienter der vi manglet vesentlig informasjon, satt vi igjen med 3561 prostatakreftpasienter med alvorlig prostatakreft. Blant disse fant vi nok en gang at dødeligheten var lavere blant de som brukte betablokker: etter en gjennomsnittlig oppfølgingstid på 39 måneder, var dødeligheten 21% lavere hos betablokkerbrukerne. Vi justerte de statistiske analysene for viktig prognostisk sykdomsinformasjon, samt alder og generell funksjonsstatus ved diagnose. Assosiasjonen var uavhengig av hvorvidt pasientene var hormonbehandlet. Funnet ble akseptert for publisering i desember 2012, og publisert online januar 2013.

For å undersøke betydningen av ß2-adrenerg reseptor (ADRB2), som er et av målmolekylene for betablokkere, har vi i dette prosjektet undersøkt ADRB2- nivåene i vev fra 50 prostatakreftpasienter som har mottatt hormonbehandling. Det viste seg at pasientene med lavest nivå av ADRB2 i prostatakreftvevet var de som raskest utviklet kastrasjonsresistent prostatakreft, mens høye nivåer korrelerte med god prognose. Denne trenden så vi også for prostatakreft-spesifikk dødelighet. Dette funnet stemmer overens med tidligere funn; den samme assosiasjonen er observert blant pasienter som var radikaloperert for prostatakreft, der lave nivåer av ADRB2 var assosiert med raskere biokjemisk progresjon etter operasjon (målt ved PSA-stigning).

I et forsøk på å forstå hvorfor lave nivåer av ADRB2 i prostata er assosiert med dårlig prognose, har vi utført laboratoriestudier med cellelinjer der vi eksperimentelt har ”knocket ned” reseptornivået. ADRB2-nivået synes å ha liten betydning for cellenes veksthastighet. Derimot fant vi en mulig nedgang i markører for differensierte celler. Differensierte celler er de som har flest fellestrekk med normale prostataceller, og antas å ha liten evne til spredning. En reduksjon i differensieringsmarkører etter knockdown av ADRB2 kan derfor tyde på at lave nivåer av ADRB2 i prostata øker sannsynligheten for at kreftcellene kan migrere til andre organer. På den annen side; for at kreftcellene skal kunne slå seg ned i andre organer, må cellene gjenfinne sine egenskaper som differensierte celler. En hypotese er derfor at betablokkere muligens kan virke ved å hemme kreftcellenes evne til å etablere seg i målorganet og danne metastaser. Disse funnene er sammenfattet i et manuskript, som sammen med de to ovennevnte artiklene inngår i et doktorgradsarbeid som ble forsvart for graden ph.d i april 2013.

Terapiområdet for kreftbehandling er i stadig utvikling, og det kommer årlig nye legemidler på markedet. I og med at utvikling av nye legemidler er en lang og kostbar prosess, med høy risiko involvert, er prisen for disse legemidlene ofte høy- og dessverre er ikke forventet nytte/effekt alltid i overensstemmelse med den høye kostnaden ved bruk. Det har derfor vært til tider heftige debatter rundt hvorvidt disse nye legemidlene skal tilbys kreftpasientene gjennom det statlige refusjonssystemet.

Blant annet av den grunn er det attraktivt å benytte allerede etablerte legemidler på nye terapiområder. De siste årene har flere prekliniske forsøk i celler og dyremodeller pekt mot en mulig nytte av betablokkere ved kreft, og gjennom vårt forskningsprosjekt har vi nå også epidemiologiske studier som tyder på at betablokkere muligens kan gi økt overlevelse hos prostatakreftpasienter. Til sammen gir dette grunnlag for kliniske studier der man kan fastsette en eventuell effekt av betablokkere på progresjon av prostatakreft.

Dersom det skulle vise seg at betablokkere har en målbar effekt i denne pasientgruppen, vil det gi et tilskudd til dagens kreftbehandlingstilbud som ikke bare er velprøvd og med en svært veldokumentert og gunstig bivirkningsprofil, men som også vil påføre helsevesenet særdeles lave kostnader sammenliknet med det meste av annen kreftbehandling. Slik kan flere pasienter behandles for mindre penger.

Ved å se på overlevelse etter prostatakreftdiagnose hos betablokkerbrukere og ikke-brukere, har vi tidligere rapportert at blant de som mottok hormonbehandling for sin prostatakreft, hadde betablokkerbrukere lavere risiko for å dø av kreften. Dette funnet ble publisert i juli 2012. Funnet ble gjort i en liten gruppe pasienter, og det var derfor behov for å studere den mulige assosiasjonen i en større pasientgruppe. Dessuten hadde vi lite tilleggsinformasjon i den første studien, slik at det var vanskelig å justere for viktige prognostiske markører som kan ha påvirket sammenhengen.

For å kunne utelukke påvirkning fra viktige sykdomsmarkører, samt undersøke om assosiasjonen også gjaldt pasienter som ikke fikk hormonbehandling, gjorde vi i 2012 en studie blant alle menn diagnostisert med prostatakreft i Norge mellom 2004 og 2009. Etter å ha luket ut pasienter med lav forventet dødelighet grunnet ikke-aggressiv sykdom, samt pasienter der vi manglet vesentlig informasjon, satt vi igjen med 3561 prostatakreftpasienter med alvorlig prostatakreft. Blant disse fant vi igjen at dødeligheten var lavere blant de som brukte betablokker: etter en gjennomsnittlig oppfølgingstid på 39 måneder, var dødeligheten 21% lavere hos betablokkerbrukerne. Analysen var justert for viktig prognostisk sykdomsinformasjon, samt alder og generell funksjonsstatus ved diagnose. Assosiasjonen var uavhengig av hvorvidt pasientene var hormonbehandlet. Funnet ble akseptert for publisering i desember 2012, og publisert online januar 2013.

For å undersøke betydningen av ß2-adrenerg reseptor, som er et av målmolekylene for betablokkere, har vi undersøkt ADRB2- nivåene i vev fra 50 prostatakreftpasienter som har mottatt hormonbehandling. Det viste seg at pasientene med lavest nivå av ADRB2 var de som raskest opplevde progresjon til kastrasjonsuavhengig prostatakreft, mens høye nivåer korrelerte med god prognose. Denne trenden så vi også for prostatakreft-spesifikk dødelighet. Dette funnet stemmer overens med et tidligere funn, da vi så den samme trenden i pasienter som var radikaloperert for prostatakreft; lave nivåer ADRB2 var assosiert med raskere biokjemisk progresjon (målt ved PSA-stigning).

I et forsøk på å forstå hvorfor lave nivåer av ADRB2 i prostata er assosiert med dårlig prognose, har vi utført laboratoriestudier med cellelinjer der vi eksperimentelt har ”knocket ned” reseptornivået. ADRB2-nivået synes å ha liten betydning for cellenes veksthastighet. Derimot fant vi en mulig nedgang i markører for differentierte celler. Differensierte celler er de som har flest fellestrekk med normale prostataceller, og antas å ha liten evne til spredning. En reduksjon i differensieringsmarkører etter knockdown av ADRB2 kan derfor tyde på at lave nivå av ADRB2 i prostata øker sannsynligheten for at kreften sprer seg til andre organer. For at kreftcellene skal kunne etablere seg i andre organer, må cellene gjenfinne sine egenskaper som differensierte celler. En hypotese er at betablokkere hemmer kreftcellenes evne til å danne metastaser.Disse funnene er sammenfattet i et manuskript, som sammen med de to ovennevnte artiklene inngår i et doktorgradsarbeid som ble levert inn for bedømming i november 2012. Vi arbeider nå med å supplere manuskriptet med ytterligere eksperimentelle data før vi sender det inn for publisering.

Mange prostatakreftpasienter som ikke er kandidater for kurativ behandling, blir tilbudt hormonbehandling i form av kjemisk kastrasjon som tar sikte på å redusere nivåene og/eller effektene av mannlige kjønnshormoner (androgener) på kreftcellene. Dessverre er det slik at denne behandlingen ofte taper effektivitet med tiden, og det utvikles kastrasjonsresistent prostatakreft.

Studier har vist at signalering fra ß2 adrenerg reseptor (ADRB2) potensielt kan bidra til denne resistensutviklingen, blant annet ved at signalveien kan overta for kjønnshormonene ved å aktivere androgen reseptor (AR). Derfor ønsker vi å kartlegge hvilken praktisk betydning ADRB2 har i prostatakreft.

Prostatakreft er veldig heterogen sykdom, som ikke krever behandling i alle tilfeller. Dessverre er ikke tilgjengelige verktøy gode nok til å sikkert kunne forutse hvilke pasienter som vil få et mildt sykdomsforløp, og hvilke som bør tilbys behandling grunnet høy risiko for et aggressivt sykdomsforløp.

Vi har tidligere vist at nivået av ADRB2 i vev fra 122 pasienter operert med kurativ målsetning korrelerer med risikoen for tilbakefall av kreftsykdommen. For å verifisere dette har vi nå klargjort materiale fra en pasientgruppe som inkluderer 375 menn operert ved Oslo universitetssykehus. Her ønsker vi også å undersøke hvorvidt ADRB2- nivåer kan gi tilleggsinformasjon til etablerte prognostiske markører med tanke på hvilke pasienter som bør tilbys behandling.

I håp om å kunne forklare våre funn fra pasientmateriale, har vi etablert prostatakreftcellelinjer med redusert nivå av ADRB2; såkalte knockdowns. Ved bruk av disse cellelinjene studerer vi hvordan nivået av ADRB2 påvirker cellenes evne til å vokse, migrere og invasere, deres evne til å skifte mellom epithelial-mesenchymal transisjon (EMT) og MET, samt hvilke signalveier som aktiveres.

Vi har også undersøkt effekten av ß-blokker (BB)-bruk på progresjonen av prostatakreft. Dette er gjort i en gruppe menn som deltok i Oslo II undersøkelsen i 2000. 6515 menn deltok i studien, hvorav 655 var registrert med en prostatakreftdiagnose per 1. juni 2010. Opplysninger om BB-bruk er koblet med prognostiske opplysninger og informasjon om eventuelle dødsfall fra hhv. Kreftregistreret og Dødsårsaksregisteret. BB-bruk hadde ingen sammenheng med sykdommens alvorlighet ved diagnose i denne kohorten. Imidlertid så vi en effekt på dødelighet av prostatakreft; blant pasienter som ble behandlet med kjemisk kastrasjon, var sykdommens dødelighet redusert hos dem som også hadde brukt BB. Blant øvrige pasienter forble dødeligheten uendret.

Vi arbeider med å verifisere dette funnet i et større pasientmateriale. Opplysninger om 24.572 menn med prostatakreft er koblet sammen med opplysninger om bruk av BB fra Reseptregistret. Analysen av dette materialet er pågående.

I tillegg undersøker vi om ADRB2-nivået påvirker utvikling av kastrasjonsresistent prostatakreft (CRPC). Vi har produsert en vevsmikromatrise med vev fra 50 menn som har prostatakreft og som har fått hormonbehandling og farget denne med antistoff mot ADRB2. Vi undersøker nå om ADRB2-nivået korrelerer med tid til CRPC.

Pasienter som ikke er kandidater for operasjon eller strålebehandling vil ved behov få tilbud om hormonbehandling, som medfører at nivået av det mannlige kjønnshormonet, testosteron, reduseres til kastrasjonsnivå i blodet. De aller fleste vil ha god effekt av denne behandlingen, fordi de fleste kreftcellene er avhengige av testosteron for å overleve. Over tid vil imidlertid behandlingen miste sin effekt og kreftsvulsten begynner igjen å vokse, selv om testosteronnivået er lavt. Dette kalles kastrasjonsresistent prostatakreft. Flere mekanismer er funnet å kunne ligge bak denne prosessen. Testosteron utøver sin effekt i cellene ved å binde til og aktivere en reseptor i kjernen. I kastrasjonsresistent prostatakreft synes det som om denne reseptoren aktiveres via andre mekanismer, for eksempel gjennom stimulering av beta 2-adrenerge reseptorer (ADRB2).

Vi er i ferd med å avslutte en epidemiologisk studie der vi undersøker sammenhengen mellom bruk av beta-blokkere og utviklingen av prostatakreft. Betablokkere hindrer aktivering av beta- adrenerge reseptorer, og brukes ved blant annet høyt blodtrykk og hjertesvikt. Studien omfatter 7157 menn som var med i helseundersøkelsen Oslo II, og disse har gitt detaljerte opplysninger om sin medisinbruk.

Videre har vi analysert nivået av ADRB2 i vev fra 122 pasienter med prostatakreft fra Malmø Universitetssykehus. Nivåene av ADRB2 er kvantifisert med både digital bildeanalyse og manuell skåring, og dataene er sammenholdt med patologidata og klinisk informasjon. Vi finner lave nivåer av ADRB2 i svulster med lav differensieringsgrad, dvs. et mer aggressivt vekstmønster. Dessuten har vi funnet at lave nivåer av ADRB2 sammenfaller med kortere tid til tilbakefall etter operasjon. Disse funnene ble presentert på en nasjonal svensk konferanse i Göteborg i september 2010. For å få et større datagrunnlag slik at vi kan se på sammenhenger med andre kliniske parametre, produserer ”Prostatabiobanken – en ressurs for norsk urologisk forskning” vevsmikromatriser (tissue micro arrays, TMA) som inneholder vev fra alle pasienter som er radikaloperert ved Urologisk avdeling på Aker og Ullevål i perioden 1992-2004. TMAene vil inneholde vev fra ca. 400 pasienter, og vi har tilgang til tilhørende kliniske opplysninger, inkl. patologi. I tillegg setter vi opp en TMA-studie med vev fra 50 pasienter som har mottatt kastrasjonsbehandling for å undersøke om det er en sammenheng mellom nivåene av ADRB2 og utvikling av kastrasjonsresistens.

Siste del av prosjektet omhandler hva som skjer på molekylært nivå fra ADRB2 stimuleres på celleoverflaten til testosteron/androgen reseptoren (AR) i cellekjernen aktiveres. Til dette formålet benytter vi metoder som fosfoflow og PamChiP-teknologi for å kartlegge hvilke signalveier som aktiveres ved ADRB2- stimulering. I tillegg behandles prostatakreftcellene med hemmere av gitte intracellulære signalveier. I denne sammenheng er det også interessant å avdekke i hvilken grad de funksjonelle effektene av ADRB2- stimulering, slik som hemmet cellevekst, involverer kjernereseptoren AR i prostatakreftcellene. Dette undersøkes ved å stimulere ADRB2 i prostatakreftcellelinjer som uttrykker AR eller som har fått AR fjernet med siRNA, og måle cellevekst/deling.

For pasienter med diagnosen lokalavansert eller metastaserende prostatakreft, er førstevalgs- behandlingen kirurgisk eller medikamentell fjerning av mannlig kjønnshormon, androgen. Dette fører til at cellene ikke får aktivert en viktig overlevelsesreseptor, androgen reseptor (AR). Det fører til at kreftcellene slutter å dele seg, og dør. Over tid vil imidlertid denne behandlingen miste sin effekt, og kreftsvulsten vil utvikle egenskaper som gjør den uavhengig av mannlig kjønnshormon- den blir såkalt hormonrefraktær. Flere mekanismer er funnet å kunne ligge bak denne prosessen. En av mekanismene som er foreslått er at aktivering av ulike signalveier i cellene kan føre til aktivering av AR, selv uten mannlig kjønnshormon. Beta 2- adrenerg reseptor (ADRB2) setter i gang en kaskade av hendelser inne i cellen, og man tror at en eller flere av disse kaskadene kan føre til aktivering av AR. I dette prosjektet ser vi nærmere på om, og i tilfelle hvordan, ADRB2- signalering påvirker utviklingen av aggressiv og behandlingsresistent prostatakreft.

Den første delen av studien vår er en epidemiologisk studie, der vi ønsker å undersøke sammenhengen mellom bruk av beta-blokkere og utviklingen av prostatakreft. Betablokkere er en medisin som brukes mye i Norge, blant annet mot høyt blodtrykk. Medisinen virker på ADRB og hindrer at disse aktiveres. Vi har tilgang på opplysninger fra 7157 menn som var med i helseundersøkelsen Oslo II. Ved å sammenfatte opplysninger om deres medisinbruk med eventuelt senere kreftdiagnoser, kan vi undersøke om bruk av betablokkere påvirker risikoen for å utvikle prostatakreft. Søknader er sendt til Helsedirektoratet, Datatilsynet, REK, Kreftregisteret og SSB hvorav vi har mottatt svar fra de tre førstnevnte (positivt).

Vi jobber også med et prosjekt der vi ved hjelp av antistoffer vil kvantifisere mengden av ADRB2 i vev fra pasienter med prostatakreft. Dette ønsker vi å gjøre for å undersøke hvorvidt nivåene av denne reseptoren spiller en rolle i utviklingen av aggressiv prostatakreft. Vi har fått tilgang på pasientvev fra 500 menn fra Malmø. Dette materialet er analysert med immunhistokjemi og nivåene av ADRB2 er analysert/ kvantifisert med digital billedanalyse og manuell scoring. Resultatene er ikke ferdig analysert, men det synes som om nivået av ADRB2 korrelerer med aggresiviteten til kreftcellene. I tillegg har vi observert at nivået av ADRB2 er endret i områder med inflammasjon. Dette er interessant da inflammasjon muligens kan fremme utvikling av hormonrefraktær prostatakreft. I tillegg produserer vi vevsmikromatriser som skal inneholde vev fra alle pasienter som er operert ved Urologisk avdeling på Aker og Ullevål i perioden 1992-2004. Denne studien vil inneholde vev fra rundt 250 pasienter hvor vi har tilgang til tilhørende detaljerte kliniske opplysninger, inkl. patologi.

Videre har vi undersøkt om stimulering av ADRB2 er en mekanisme som fører til aktivering av AR i fravær av kjønnshormoner. Vi ser aktivering av androgenregulerte gener når vi stimulerer ADRB2, og vi har vist at den absolutte genaktiviteten reduseres om vi blokkerer AR med anti-androgen, fjerner AR eller om vi muterer målgenet. Den relative responsen av ADRB2 stimulering opprettholdes imidlertid. Vi jobber i disse dager med å forstå mer om hvordan ADRB2 aktiverer AR, og om dette er relevante for utviklingen av hormonrefraktær prostatakreft.