Translational research on urinary bladder cancer

En overlege med en betydelig bedre innsikt i den sykdom som overlegen har ansvar for at behandle. En underviser ved det medisinsk fakultet i Trondheim med spiskompetanse i sit felt.

Background: Cancers are in general characterized by disruption and disorganization of the genome and diagnosed by revealing malignant phenotype. Establishment of animal models of TCC will enable us to investigate the correlation between genotype and phenotype in order to develop evidence-based and novel therapies that cannot be studied under clinical conditions, such as evaluation of new chemotherapeutic or immunotherapeutic agents, drug regimens, or other modalities of treatment. There are four common animal TCC models: 1) chemically induced TCC in mice or rats; 2) the syngeneic tumor model by transplantation of carcinogen-induced bladder tumor or cancer cell line in syngeneic, immunocompetent mice or rats; 4) Transgenic animals whom spontaneously develop cancer and 4) the xenograft model by transplantation of human TCC into immunodeficient mice. The first 3 models are now established at our lab. The chemically induced TCC model is generally believed to be appropriate for studying the aetiology-specific changes from gene expression pattern to morphological alteration, while the orthotopic TCC model is ideal for studying the tumor progression. Both models provide the possibility of investigating carcinogenesis, tumor development and therapeutic effects in the native organ, where hormonal, neural or immunological processes more closely resemble the clinical situation, making experimental results more reliable, and thereby making this method more relevant.

Aims: In this project, we want 1) to reveal the gene expression profile in the chemical induced TCC model over time, in order to identify etiology-specific accumulation of gene mutations, and 2) to compare the gene expression profiles between the three TCC models in order to understand the molecular mechanisms behind the carcinogenesis and malignant progression.

Possible results:This study is planed based on our preliminary results. It will most likely provide 1) important knowledge on TCC carcinogenesis and progression; 2) TCC etiology-specific gene expression profiles; and 3) potential targets for diagnosis, therapy and determining prognosis of TCC patients.

In just the past few years, developments in RNA interference (RNAi)-based methodologies (e.g. small interfering RNAs, siRNAs) has become the primary means by which to target specific genes for silencing. As a natural continuation of the above, we have in our lab established a novel therapeutic strategy for possibly treating bladder cancer by small interfering RNA (siRNA) technology. We will start with in vivo ready designed siRNA which will be delivered intravesically through a single bolus injection. The siRNA therapy will be instigated at tumor stage T1. The targeted gene expression will be determined by quantitative RT-PCR. The gene products (proteins) will be examined by standard immunocytochemistry with specific antibodies. The therapeutic effects will be determined by measuring the tumor formation (tumor profile size, and cell proliferation indexes such as Ki67, PCNA), apoptosis and angiogenesis over a time period of 3 weeks.

Årlige rammes ca. 1350 personer av blære kreft i Norge, og insidensen er stigende. En av hovedutfordringerne i årene som kommer er å utvikle nye metoder for å identifisere forandringer som er prediktive for tumorprogresjon og dermed hvilken behandling som kan være den beste for pasienten. Dette prosjektet har som hensikt at utvikle disse metoder og i tillegg etabler et translasjonsforskningsmiljø i klinikken.

Vertimmunesystem spiller en meget viktig rolle i blærekreft tumorogenese, specialt i respons til kreftcelleinvasjon. I en ortotopisk syngenetisk rotteblærekreft modell har vi funnet, med DNA mikroarrayanalyser, flere typer vertimmunerespons reaksjoner.

Med en analyse metode utviklede her på NTNU (pathwayanalyse basert på KEGG database) har man bekreftet vertimmunerespons til kreftcelle invasjon. Blærekreft invasjon er assosierte med både kreftcelle immunosurveilence og cancer immunoediting, i en ortotopisk rotte blærkreft modell. Transformert kreftceller er som oftest eliminert av natural killer celler (bakgrunn for immunoterapi med BCG behandling av overfladisk blærekreft) Men, hos noen pasienter utvikler kreftceller ”escape mekanismer” som leder til sykdomsprogresjon.

Basert på komparativ funksjonelle genomisk analyse imellom ortotopisk rotteblærekreft modell og humanblærekreft mikroarray data (fra andre institusjoner) har vi vist meget likt geneutrykk. I tillegg til mikroarray analyser har vi utført morfologisk undersøkelser av rotte modellen med lysmikroskopi og transmissjonelektronmikroscopi. Disse undersøkelser har bekreftet mikroarray data på rottemodellen.Der er en stor behov for bedre objektiv og reproduserbar metoder for at prognostiser blærkreft sykdommen.I den nærmeste fremtid vil der finnes en mangfold av nye terapeutisk stoffer, inkl. viral vektor med ”wild-type genes”, småmoløeculærinhibitor (siRNA), og monoklonal antistoffer. For at kunne vise en effekt av disse agenter må kreft pasienter som inkluderes i studier med disse stoffer vær selektert ikke bare basert på histologisk vurderinger men også basert på hvilke spesifikke molekylær mekanismer som er dysregulert høs den enkelte pasient.

Hensikten med denne prosjekt er 3-delt. i) bygge en data base med humant mikroarray data på blærekreft pasienter ved St. Olavs Hospital. ii) morfologisk verifikasjon av dette human mikroarray data. iii) komparativ funksjonelle analyse imellom humant blærekreft og rotteblærekreft modellen basert på både mikoarray data og morfologi.

Pasienter som opereres med transuretral reseksjon av tumør (TUR-B) og radikal cystektomi ved St. Olavs Hospital vil bli informert om prosjektet. Ved operasjon vil vev fra tumør, den intraluminal del, og den dype del, sikres til mikroarray og elektronmikroskopisk analyser. Kun høs pasienter med bredbaset tumør vil der bli tatt vev fra den dype del (dette for at ikke risiker at pasienter med muskellinvasiv sykdom ikke bli diagnostisert). I tillegg vil to biopsier fra normal slimhinne sikres, igjen til mikroarray og elektronmikoskopisk analyser. Fra samme pasient vil der bli tatt blodprøve og urin prøver til nedfrysning med henblikk på analyser for tumor markør. Dette er en deskriptiv studie med nye analytisk metoder som ikke er brukt i behandling eller diagnostikken av blærekreftpasienter i klinikken i dag. Vi kommer til at anvende systemer som er nu tilgjengelig via FUGE plattform her på NTNU (illumina mikroarray). Morfologisk undersøkelser bliver med JoelX-100 transmisjon elektronmikroskopi og HES-lysmikroskopi bliver olympus BX50 (begge på labsenter).