Undersøkelser av resistensmekanismer mot taxaner med spesiell vekt på gener involvert i "BRCA1/2-kaskaden" hos brystkreftpasienter

Prosjektnummer: 911704
Ansvarlig person: Einar Birkeland
Institusjon: Helse Bergen HF
Prosjektkategori: Doktorgradsstipend
Helsekategori: Cancer
Forskningsaktivitet: 1. Underpinning, 4. Detection and Diagnosis

2017 - sluttrapport

Resistens mot cellegiftbehandling forhindrer mange pasienter fra å få optimal behandling. Selv om ulike mekanismer for resistens mot cellegiftbehandling har blitt undersøkt tidligere, mangler gode markører som kan forutsi om pasienter vil ha nytte av ulike typer kjemoterapi. Hovedtemaet for doktorgradsprosjektet har vært hvordan genetiske endringer som oppstår i forbindelse med kreft er assosiert med resistens eller sensitivitet mot kjemoterapi. For å undersøke dette har vi tatt for oss to kreftformer med ulik grad av behandlingsensitivitet; lokalavansert brystkreft og metastatisk melanom. I arbeidet med brystkreft har vi kartlagt mikro-RNA-ekspresjon og undersøkt hvordan ekspresjonsmønsteret av disse molekylene forholder seg til behandlingseffekt mot to spesifikke former for cellegift. Her viser vi at pasienter med forskjell i det globale ekspresjonsmønsteret til mikro-RNA i brystkreft ikke viser forskjell i kjemoterapirespons, men er har ulik prognose. I arbeidet med metastatisk melanom har vi sett på spesifikke genetiske endringer i RAS-RAF-signalkaskaden, og knyttet disse til kjemoterapirespons og overlevelse. Videre har vi gjennomført en grundig kartlegging av genetiske endringer som har oppstått i forbindelse med kreftutvikling ved å sekvensere de protein-kodende regionene i genomet i prøver hentet fra kreftsvulster fra 60 pasienter. Kartlegging av disse endringene innad i og på tvers av pasienter gir en bedre forståelse for når spesifikke mutasjoner oppstår, og hva som definerer metastatisk og aggressiv sykdom. Her ser vi se spor av UV-skader som har skjedd gjennom pasientenes liv, og som i stor grad har inntruffet tidligere enn utviklingen av kreft. Videre undersøker vi i hvilken grad cellegiftbehandling har forårsaket endringer i kreftcellenes genom gjennom å indusere nye mutasjoner. Hva som fører til at kreftcellene i noen pasienter, men ikke alle, utvikler store mengder nye mutasjoner, synes å være knyttet til kreftcellenes genetikk. Videre presenterer vi data som indikerer sekundær metastatisk spredning via lymfeknuter gjennom å knytte spesifikke DNA-skader til strålebehandling. Doktorgradsavhandlingen med tittelen "Genomic evolution and therapy resistance in melanoma and breast cancer" er levert og er nå til vurdering. Tre studier inngår i avhandlingen: - "Low BRAF and NRAS expression levels are associated with a clinical benefit to DTIC therapy and prognosis in advanced melanoma". Studien er tidligere publisert i tidsskriftet "Clinical and experimental metastasis" - "Patterns of genomic evolution in metastatic melanoma". Studien inngår i avhandlingen som upublisert manuskript, og er under omarbeiding for mulig publisering etter tilbakemelding fra fagfellevurdert tidsskrift. - "MicroRNA expression patterns in locally advanced breast cancer and their association to neoadjuvant therapy response and prognosis". Studien inngår i avhandlingen som upublisert manuskript. Funnene i dette prosjektet har ingen umiddelbare konsekvenser for helsetjenesten, men bidrar til økt forståelse av sykdommene som er studert, og belyser hvordan genetiske endringer som er assosiert med kreftutvikling relaterer seg til kjemoterapirespons.

Beskriv brukermedvirkningen i prosjektet

Brukermedvirkning var i utgangspunktet ikke planlagt i dette prosjektet. Imidlertid har teamet, som prosjektet utgår fra, etablert et brukerpanel (inkludert representanter fra Brystkreftforeningen) som bidrar kontinuerlig i planlegging og vurdering av pågående forskningsprosjekter. Dette omfatter pr i dag også studiene i denne doktorgradsavhandlingen.

2016

Effekt av kreftassosierte genetiske endringer på kjemoterapirespons i brystkreft og malignt melanomEn vet lite om hvordan genetiske endringer som oppstår i forbindelse med kreft er assosiert med resistens eller sensitivitet mot cellegift. For å undersøke dette tar vi for oss to krefttyper med ulik grad av sensitivitet mot behandling; lokalavansert brystkreft og metastatisk melanom.Resistents mot cellegiftbehandling forhindrer mange pasienter fra å få optimal behandling. Selv om ulike mekanismer for resistens mot cellegiftbehandling har blitt undersøkt, mangler gode markører som kan forutsi om pasienter vil ha nytte av kjemoterapi. Hovedtemaet for avhandlingen er hvordan genetiske endringer som oppstår i forbindelse med kreft er assosiert med resistens eller sensitivitet mot kjemoterapi. For å undersøke dette har vi tatt for oss to kreftformer med ulik grad av behandlingsensitivitet; lokalavansert brystkreft og metastatisk melanom. I arbeidet med brystkreft ser vi på rollen til genekspresjon og mutasjoner i DNA og hvordan de forholder seg til behandlingseffekt mot to spesifikke former for cellegift. I arbeidet med metastatisk melanom ser vi på genetiske endringer som har oppstått i forbindelse med kreftutvikling ved å sekvensere de protein-kodende regionene i genomet i prøver hentet fra kreftsvulster fra 60 pasienter. Kartlegging av disse endringene innad i og på tvers av pasienter gir en bedre forståelse for når spesifikke mutasjoner oppstår, og hva som definerer metastatisk og aggressiv sykdom. Her kan vi se spor av UV-skader som har skjedd gjennom pasientenes liv, og som i stor grad har inntruffet tidligere enn utviklingen av kreft. Videre undersøker vi i hvilken grad cellegiftbehandling har forårsaket endringer i kreftcellenes genom gjennom å indusere nye mutasjoner. Hva som fører til at kreftcellene i noen pasienter, men ikke alle, utvikler store mengder nye mutasjoner, synes å være knyttet til kreftcellenes genetikk, noe som potensielt kan tenkes å utnyttes i utvikling av nye medikamentkombinasjoner.

2015

Undersøkelser av genetiske resistensmekanismer mot cellegifbehandling i brystkreft og melanomProsjektets mål er å få en bedre forståelse av hvordan genetiske endringer som oppstår i forbindelse med utviklingen av kreft er forbundet med effekten av cellegiftbehandling. Vi har i løpet av året arbeidet med flere studier, hvorav en identifiserer miR-155 som en potensiell markør for nytte av cellegiftbehandling.Resistents mot cellegiftbehandling forhindrer mange pasienter fra å få optimal behandling. Selv om ulike mekanismer for resistens mot cellegiftbehandling har blitt undersøkt, mangler gode markører som kan forutsi om pasienter vil ha nytte av kjemoterapi. Hovedtemaet for avhandlingen er hvordan genetiske endringer som oppstår i forbindelse med kreft er assosiert med resistens eller sensitivitet mot kjemoterapi. For å undersøke dette har vi tatt for oss to kreftformer med ulik grad av behandlingsensitivitet; lokalavansert brystkreft og metastatisk melanom. I arbeidet med brystkreft ser vi på rollen til miRNA og mutasjoner i DNA og hvordan de forholder seg til behandlingseffekt mot to spesifikke former for cellegift. I arbeidet med metastatisk melanom har vi sett på rollen til forskjellige genetiske endringer i en spesifikk cellulær signalvei, det være seg mutasjoner, kopitallsendringer eller forskjeller i ekspresjonsnivå, er knyttet til effekten av cellegift på pasientenes sykdom. Videre undersøker vi hvordan genetiske endringer innen alle kodende regioner i genomet, samt kopitallsendringer totalt sett, påvirker både pasientenes respons på behandling, og hvordan disse er assosiert med pasientenes prognose. Våre funn så langt tyder på at pasientenes nytte av kjemoterapi i brystkreft er større ved høyere nivåer av den immunrelaterte mikro-RNA miR-155. Samtidig ser vi at høy miR-155 er assosiert med en forverret prognose. Disse funnene ble presentert ved det årlige møtet for the American Association for Cancer Research.

2014

Undersøkelser av resistensmekanismer mot taxaner hos brystkreftpasienterProsjektet innebærer kartlegging av genetiske endringer som forårsaker resistens mot taxaner som kjemoterapi for brystkreft, med det som mål å bidra til et mer individualisert behandlingsregime for denne pasientgruppen. Prosjektet er en del av virksomheten ved Brystkreftgruppen ved Avd. for kreftbehandling og medisinsk fysikk, Haukeland US.I de senere år har taxaner fått en viktigere plass i brystkreftbehandlingen. Taxaner påvirker cellens «skjelett» under celledeling; mer spesifikt binder taxanene til polymerisert ß-tubulin, og forhindrer dermed såkalt dynamisk instabilitet under M-fasen i mitosen, og forårsaker dermed en forlengelse av denne prosessen. Dette resulterer i enten programmert celledød (apoptose) eller såkalt «mitotic slippage». Da kreftceller som regel har deregulert og spesielt rask cellesyklus, er taxaner særlig virkningsfulle mot disse. De vanligste taxanene, Paclitaxel og Taxotere har vist seg å ha effekt som monoterapibehandling ved metastatisk brystkreft. I senere år har også taxan-kombinasjoner i stigende grad vært implementert i adjuvant terapi. Undersøkelser av resistensmekanismer mot taxaner har i stor grad vært rettet mot taxanenes spesifikke virkningsmekanisme og har i stor grad basert seg på mekanistiske studier in vitro, mens det i stor grad gjenstår å finne gode prediktive faktorer for respons in vivo. Noen nyere studier har imidlertid vist at også mutasjoner i mer klassiske kreftassosierte gen kan være en medvirkende faktor til resistens, blant annet ser BRCA1-muterte pasienter ut til å ha redusert behandlingseffekt. Med dette som bakteppe legges det i dette prosjektet opp til en kartlegging av genetiske endringer hos pasienter med lokalavansert brystkreft. Disse pasientene har etter biopsi blitt behandlet med taxol som monoterapi. Sett i sammenheng med responsen på denne behandlingen vil en med kartleggingen av mutasjoner som er tilstede i tumorer kunne identifisere prediktive markører. I løpet av det siste året har genetiske endringer i biopsier både før og etter kjemoterapibehandling blitt analysert ved hjelp av massiv parallell sekvensering. Disse analysene har gitt oss innsikt i hvordan genendringer, både i form av mutasjoner og endinger i uttrykk av cellulære regulatorer (miRNA), er assosiert med behandlingsresistens.

2013

Undersøkelse av resistensmekanismene mot taxaner med spesiell vekt på gen involvert i ”BRCA1/2-kaskaden” hos brystkreftpasienterProsjektet innebærer kartlegging av genetiske endringer som forårsaker resistens mot taxaner som kjemoterapi for brystkreft, med det som mål å bidra til et mer individualisert behandlingsregime for denne pasientgruppen. Prosjektet er en del av virksomheten ved Brystkreftgruppen ved Avd. for kreftbehandling og medisinsk fysikk, Haukeland US.I de senere år har taxaner fått en viktigere plass i brystkreftbehandlingen. Taxaner påvirker cellens «skjelett» under celledeling; mer spesifikt binder taxanene til polymerisert ß-tubulin, og forhindrer dermed såkalt dynamisk instabilitet under M-fasen i mitosen, og forårsaker dermed en forlengelse av denne prosessen. Dette resulterer i enten programmert celledød (apoptose) eller såkalt «mitotic slippage». Da kreftceller som regel har deregulert og spesielt rask cellesyklus, er taxaner særlig virkningsfulle mot disse. De vanligste taxanene, Paclitaxel og Taxotere har vist seg å ha effekt som monoterapibehandling ved metastatisk brystkreft. I senere år har også taxan-kombinasjoner i stigende grad vært implementert i adjuvant terapi. Undersøkelser av resistensmekanismer mot taxaner har i stor grad vært rettet mot taxanenes spesifikke virkningsmekanisme og har i stor grad basert seg på mekanistiske studier in vitro, mens det i stor grad gjenstår å finne gode prediktive faktorer for respons in vivo. Noen nyere studier har imidlertid vist at også mutasjoner i mer klassiske kreftassosierte gen kan være en medvirkende faktor til resistens, blant annet ser BRCA1-muterte pasienter ut til å ha redusert behandlingseffekt. Med dette som bakteppe legges det i dette prosjektet opp til en kartlegging av genetiske endringer hos pasienter med lokalavansert brystkreft. Disse pasientene har etter biopsi blitt behandlet med taxol som monoterapi. Sett i sammenheng med responsen på denne behandlingen vil en med kartleggingen av mutasjoner som er tilstede i tumorer kunne identifisere prediktive markører. I løpet av det siste året har genetiske endringer i biopsier både før og etter kjemoterapibehandling blitt analysert ved hjelp av massiv parallell sekvensering. Videre er det blitt utført genekspresjonsanalyser av de samme biopsiene.

2012

Undersøkelse av resistensmekanismene mot taxaner hos brystkreftpasienterProsjektet innebærer kartlegging av genetiske endringer som forårsaker resistens mot taxaner som kjemoterapi for brystkreft, med det som mål å bidra til et mer individualisert behandlingsregime for denne pasientgruppen.I de senere år har taxaner fått en viktigere plass i brystkreftbehandlingen. Taxaner påvirker cellens «skjelett» under celledeling; mer spesifikt binder taxanene til polymerisert ß-tubulin, og forhindrer dermed såkalt dynamisk instabilitet under M-fasen i mitosen, og forårsaker dermed en forlengelse av denne prosessen. Dette resulterer i enten programmert celledød (apoptose) eller såkalt «mitotic slippage». Da kreftceller som regel har deregulert og spesielt rask cellesyklus, er taxaner særlig virkningsfulle mot disse. De vanligste taxanene, Paclitaxel og Taxotere har vist seg å ha effekt som monoterapibehandling ved metastatisk brystkreft. I senere år har også taxan-kombinasjoner i stigende grad vært implementert i adjuvant terapi. Undersøkelser av resistensmekanismer mot taxaner har i stor grad vært rettet mot taxanenes spesifikke virkningsmekanisme og har i stor grad basert seg på mekanistiske studier in vitro, mens det i stor grad gjenstår å finne gode prediktive faktorer for respons in vivo. Noen nyere studier har imidlertid vist at også mutasjoner i mer klassiske kreftassosierte gen kan være en medvirkende faktor til resistens, blant annet ser BRCA1-muterte pasienter ut til å ha redusert behandlingseffekt. Med dette som bakteppe legges det i dette prosjektet opp til en kartlegging av genetiske endringer hos pasienter med lokalavansert brystkreft. Disse pasientene har etter biopsi blitt behandlet med taxol som monoterapi. Sett i sammenheng med responsen på denne behandlingen vil en med kartleggingen av mutasjoner som er tilstede i tumorer kunne identifisere prediktive markører. Prosjektet har i løpet av det siste året klargjort tumorbiopsiene for analyse både på DNA- og RNA-nivå. Videre er det utviklet teknikker for undersøkelse av genetiske endringer av BRCA1-assosierte gen, og det er utviklet et oppsett for spesifikk dypsekvensering av et bredere utvalg kreftassosierte gen.

Vitenskapelige artikler

Birkeland Einar, Busch Christian, Berge Elisabet Ognedal, Geisler Jürgen, Jönsson Göran, Lillehaug Johan Richard, Knappskog Stian, Lønning Per Eystein

Low BRAF and NRAS expression levels are associated with clinical benefit from DTIC therapy and prognosis in metastatic melanoma.

Clin Exp Metastasis 2013 Oct;30(7):867-76. Epub 2013 mai 15

PMID: 23673558 - Inngår i doktorgradsavhandlingen

Deltagere

Einar Elvbakken Birkeland Ph.d.-kandidat
Stian Knappskog Medveileder
Per Eystein Lønning Hovedveileder

eRapport er utarbeidet av Sølvi Lerfald og Reidar Thorstensen, Regionalt kompetansesenter for klinisk forskning, Helse Vest RHF, og videreutvikles av de fire RHF-ene i fellesskap, med støtte fra Helse Vest IKT

Alle henvendelser rettes til Faglig rapportering, Helse Vest

Personvern - Informasjonskapsler