Løse bindevev og transkapillær væskebalanse

Prosjektet er biomedisinsk basalforskning med klar relevans for kliniske problemstillinger ("Underpinning"). Dette tydeliggjøres også av at prosjektleder fra 2013 er en av 9 Principal Investigators i Center for Cancer Biomarkers (CCBIO) som er et Sentrene for fremragende forskning som ble bevilget an Norges forskningsråd for perioden 2013-2024. Senteret ledes av professor Lars Akslen, Klinisk institutt 1. Visjonen for CCBIO er å "Oppdage og anvende nye biologiske markører (biomarkører) for kreft, for å gjøre diagnostikk og behandling mer presis og effektiv" med den målsetting at dette kan føre til mindre overbehandling og mer kostnads-effektiv behandling for denne pasientgruppen. Studiene i det rapporterte prosjektet har fokus på hvorledes bindevevets biofysiske egenskaper kan moduleres på kort sikt og dermed endre transport over kroppens minste blodkar, kapillærene. Problemstillingen har utgangspunkt i det forhøyede interstitielle trykket, vevstrykket, i kreftsvulster. Dette forhøyede trykket er en funksjonell barriere som hindrer passasje over kapillærene og dermed også cytotstatika å komme inn i svulstene. Prosjekt har som langsiktig mål både å forstå mekanismene av dette forhøyede trykket og hvorledes det kan moduleres for å fremme transport av cytostatika fra blodbanen inn i svulstene. Det kan ikke pekes på en konkret, direkte og kortsiktig effekt og konsekvens for helsetjenesten av dette konkrete prosjektet som nå rapporteres. Forskningsgruppen arbeider med basale problemstillinger som er av klar relevans for klinisk medisin og samarbeider tett med kliniske forskningsmiljø. For tiden arbeider to leger i forskningsgruppen med sin PhD, den ene med stipend fra Helse Vest. Gjennom årene har ca 15 leger disputert med prosjektleder som hoved- eller biveileder og hoveddelen av disse arbeider i helsevesenet og flertallet av diss igjen ved Haukeland Universitetssykehus.

Prosjektet er delt i tre delprosjekt: 1. alfaVbeta3-integriner i celle-matrix interaksjoner; 2. Betydningen av alfaVbeta3-integriner i cancer og 3. Mikrovaskulær transport målt med Dynamic-Contrast-Enhanced (DCE)-MRI.

Prosjektet var initialt på venteliste og fikk tildeling i april 2011 og kom derfor i gang først fram mot sommeren dette året. I det siste året har prosjektet blitt forsinket fordi en sentral forsker i prosjektet først var i omsorgspermisjon og deretter valgte å ta en tre års forskerstilling i en annen forskningsgruppe på instituttet. Hun deltar fortsatt i prosjektene, men naturlig nok med lavere innsats enn tidligere. Prosjektene ble også forsinket i en periode på grunn av sprengningsarbeider i forbindelse med Helse Bergens nye bygg på nabotomten. Avlen av forsøksdyr gikk dårlig og også i mindre grad ved hovedsprengningen og også ved sprenging i 2013. Prosjektet er derfor totalt noe forsinket og det søkes om å overføre resterende del av bevilgningen til 2014 for å sluttføre prosjektet.

Delprosjekt 1: Prosjektet omhandler hvorvidt alfaVbeta3-integriner kan ta over for det kollagenbindende alfa1beta2- og alfa2beta1-integrinet til tross for at alvaVbeta3-integrinet ikke binder kollagen. Problemstillingen er viktig fordi bindevevet normalt holdes komprimert av alfa2beta1-integrinet. Ved akutte akutte inflammatoriske reaksjoner løses denne bindingen, vevet ekspanderer og vevstrykket (Pif) blir mer negativt og trekker væske fra kapillærene og inn i vevet. Reaksjonen kan reverseres av blant annet platelet-derived growth factor (PDGF) og de pågående studiene undersøker nettopp effekten av PDGF når alfa1beta1-integrinet mangler. Prosjektet ble noe forsinket i 2013 fordi avlen av den musestammen som brukes måtte startes opp på ny. Dette delprosjektet er nå i god gjenge.

Delprosjekt 2: En større serie er gjennomført for å studere alfaVbeta3-intergrinets rolle mål interstitielt trykk (Pif) samt vaskularisering (med CD31 for å farge karstrukturer) samt transmisjonselektronmikroskopi (TEM) for å vurdere struktur samt å kvantitere kollagendiameter og scanning elektronmikroskopi (SEM) for å evaluere den tredimensjonale strukturen til kollagennettverket. Problemstillingen har som ovenfor utgangspunkt i betydningen av alfaVbeta3-intergrinets rolle i organiseringen av kollagen-nettverket. Vår hypotese var i utgangspunktet at mangel på alfaVbeta3-intergrin skulle gi et løsere kollagen-netverk og et lavere Pif, mens det i stedet gir et høyere Pif. De pågående studiene har som siktemål å undersøke om dette funnet holder ved flere typer eksperimentelle svulster og hvordan interaksjon fra forskjellige svulster påvirker Pif og kollagenfibrenes diameter og tredimensjonale struktur. Dette delprosjektet er også noe forsinket grunnet omsorgspermisjon.

Delprosjekt 3. En artikkel høsten ble publisert i 2013 der vi målte transkapillær permeabilitet i mus som mangler enten Collagen XV eller Collagen XVIII. Studiene og analysene videreutvikles nå ved å ta i bruk PET-scanneren for forsøksdyr som er satt i drift høsten 2013. De første studiene starter på eksperimentelle svulster våren 2014. Høsten 2014 vil samarbeidspartnere fra University of California kommet på et lengere opphold for å være med å utvikle denne metodikken videre og også arbeide videre med DCE-MRI. Vi er i sluttfasen av sammenskriving av en studie der vi har studert kapillær permeabilitet i mus som mangler Epac som er med å kontrollerer kapillær permeabilitet.

Prosjektet var initialt på venteliste og fikk endelig tildeling i april 2012. Prosjektet er delt i tre delprosjekt: 1. alfaVbeta3-intergriner i celle-matrix interaksjoner; 2. Betydningen av alfaVbeta3-intergriner i cancer og 3. Mikrovaskulær transport målt med Dynamic-Contrast-Enhanced MRI (DCE-MRI). Prosjektene kom i gang i 2012 til tross for forsinket oppstart og også spregningsarbeider på nabotomtent som skapte problemer med avl av forsøksdyr til tidlig på høsten 2012.

I initialfasen ble det lagt vekt på å arbeide med delprosjekt 3 fordi dette i minst grad krevde forsøksdyr som var sensitive for arbeidene på nabotomten. Dette prosjektet er bearbeidet og viser at knock-out lesjon av Epac øker transporten over kapillærveggen. Det viste seg nødvendig å også å foreta histologiske og elektronmikroskopiske studier for å karakterisere kapillærtetthet og ultrastruktur. Disse delstudiene er nå ferdigstilt og viser at kapillærtetthet og ultrastruktur er endret etter Epac knock-out. Dette har resultert i ytterligere studier om hvorvidt Epac kan fungere som mål for farmakologisk målrettet terapi for å øke transkapillær transport over kapillærene av for eksempel cytostatika i svulster. Endelig databearbeidelse og sammenskriving av dette arbeidet pågår.

Delprosjekt 1: Vi er godt i gang med studier av hvorvidt alfaVbeta3-intergriner kan ta over for det kollagen-bindende alfa1beta1 og alfa2beta1-integrinet til tross for at alfaVbeta3-intergrinet ikke selv binder kollagen. Denne problemstillingen er viktig og interessant fordi det løse bindevevet normalt holdes komprimert av alfa2beta1-intergrinet. Ved akutte anafylaktiske reaksjoner løses denne bindingen, vevet ekspanderer og vevstrykket (Pif) faller markant og trekker "aktivt" væske ut av kapillærene. Reaksjonen kan reverseres av cytokiner, men da benytter cellene sitt alfaVbeta3-intergrin for å reversere effekten av den akutte inflammasjon og dermed normalisere Pif.

Delprosjekt 2: En større serie er gjennomført for å studere alfaVbeta3-intergrinets rolle mål interstitielt trykk (Pif) samt vaskularisering (med CD31 for å farge karstrukturer) samt transmisjonselektronmikroskopi (TEM) for å vurdere struktur samt å kvantitere kollagendiameter og scanning elektronmikroskopi (SEM) for å evaluere den tredimensjonale strukturen til kollagennettverket. Problemstillingen har som ovenfor utgangspunkt i betydningen av alfaVbeta3-intergrinets rolle i organiseringen av kollagen-nettverket. Vår hypotese var i utgangspunktet at mangel på alfaVbeta3-intergrin skulle gi et løsere kollagen-netverk og et lavere Pif, mens det i stedet gir et høyere Pif. De pågående studiene har som siktemål å undersøke om dette funnet holder ved flere typer eksperimentelle svulster og hvordan interaksjon fra de forskjellige svulster påvirker Pif og kollagenfibrenes diameter og tredimensjonale struktur.

Prosjektet har lønnet en forsker og har delfinansiert en stilling som avdelingsingeniør. Delprosjekt har også en stipendiat tilknyttet prosjektet (egen finansiering fra Helse Vest). Det vises forøvrig til regnskapsrapport for nærmere redegjørelse av bruk av forskningsmidlene.

Prosjektet var initialt på venteliste og fikk endelig svar på tildeling om bevilgning i april. Det bevilgede prosjektet var delt i tre underprosjekt: 1. alfavbeta3-integriner i celle-matrix interaksjoner; 2. Betydningen av alfavbeta3-integriner i cancer og 3. Microvaskulær transport malt med Dynamic-Contrast-Enhanced MRI (DCE-MRI). Til tross for den forsinkede prosjektstart, har vi klart å få prosjektene godt i gang ved at vi raskt kunne ansette høykompetent personale i prosjektet. Vi har i initialfasen av prosjektet lagt mest vekt på delprosjekt 3 og er i ferd med å fullføre målinger med DCE-MRI på etter in vivo etter endret signalering i Epac-1 som innebærer at det er en øket transport av makromolekyler over kapillærene. Metoden er verifisert mot tradisjonell isotop-teknikk og viser seg å være mer sensitiv fordi DCE-MRI tillater repeterte målinger i den samme organ og organisme. Vi er i ferd med å karakterisere signalveien omkring Epac videre ved hjelp av farmakologiske verktøy. Sammenskriving av data for publisering er startet og oppfølgingsstudien med farmakologisk karakterisering forvente avsluttet våren 2012. Avhengig av de endelige resultatene, påregner vi det vil bli ytterligere oppfølgingsstudier i dette delprosjektet gjennom hele prosjektperioden. Vi har også startet delprosjekt 1 sent på høsten 2011 og vil i løpet av 2012 forventet å ha avsluttet de kompletterende målingene for å avklare rollen mellom alfavbeta3-integrinet og alfa1-integrinet i bindevevets normale homeostase. Forsøkene vil vise om alfavbeta3-integrinet kan ta over den normale funksjonen for det kollagen-bindende alfa11-integrinnet. Den siste forsøksserien som omhandler betydning av alfavbeta3-integrinet i cancer vil starte våren 2012. Det er søkt om tillatelse til forsøkene og avl vil starte våren 2012 med studier av betydningen av det endrete bindevevet from sent våren 2012 og gjennom tildelingsperioden.