Repurposing drugs for clinical treatment of brain metastases

Spredning av kreft til hjernen (hjernemetastaser) er et alvolig helseproblem, og det finnes ikke gode behandlingsalternativer idag. Dette prosjektet har hatt som hovedmål å utvikle nye behandlingsmetoder mot hjernemetastaser. I vårt prosjekt har vi benyttet vi dyremodeller for å se på hjernemetastasering. Vi tar kreftceller fra pasientenes hjernemetastaser, og injiserer de i blodet til immundefekte mus. Etter 4-6 uker utvikler dyrene kreftsvulster; i hovedsak i hjerne, ovarier, binyrer og bein. Vi har plukket ut svulstene, gjort RNA sekvensiering og sammenlignet genuttrykket fra hjernesvulst-prøvene med tumorprøvene fra de tre andre organene. Dermed fant vi en gensignatur som er unik for hjernesvulstene. Deretter har vi gjort en bioinformatisk analyse, og funnet 20 ulike drugs, per idag benyttet på pasienter for andre tilstander enn kreft, som teoretisk vil kunne hemme spredning av kreft til hjernen. Arbeidet i prosjektet har bestått av fire arbeidspakker (WPs): WP1: Bestemme om disse 20 behandlingsstoffene er istand til å hemme kreftutvikling i vår dyremodell. Vi har screenet stoffene i cellekultur, og deretter i dyremodeller. Flere av stoffene har hemmet in vitro vekst av hjernemetastase cellelinjer. Vi har deretter injisert immundefekte dyr med flere ulike hjernemetastase cellelinjer, og behandlet dyrene. Spesielt stoffet beta-sitosterol (et plantekolesterol) var meget virkningsfullt, med økt dyreoverlevelse, vesentlig reduksjon i antall tumorer, og tre av forsøksdyrene ble sågar kurert. Arbeidet i WP1 ble fullført i 2016. WP2: Undersøke virkningsmekanismene til -sitosterol. Ved hjelp av bioinformatisk analyse, viste vi at -sitosterol var assosiert med apoptose og kolesterol homeostase. Vi fant reduserte fosforyleringsnivåer av et stor antall onkogene kinaser. Vi målte deretter mitokondriell respirasjon og glykolyse, og fant at -sitosterol reduserte mitokondriell respirasjon. En analyse av oksygenforbruk viste at  -sitosterol inhiberte mitokondriell respirasjon ved å agere som en selektiv kompleks I hemmer. Vi har også vist at mengden ROS øker etter  -sitosterol behandling, etterfulgt av apoptose. Western blot viste at -sitosterol aktiverte mengden av kløyvd caspase-3. Arbeidet i WP2 ble fullført i 2016. WP3: Undersøke effekten av 30 nye -sitosterol analoger (omdefinert WP3, se rapport fra 2015) Undertegnede søkte Samarbeidsorganet ved Dan Fosse om å få omdisponere midler til syntetisering av -sitosterol analoger, og fikk positivt tilsagn pr email 17. juni 2015. Vi har et pågående samarbeide med Prof. Waldemar Priebe ved MD Anderson Cancer Center, vedrørende syntetisering av 30 ulike -sitosterol analoger, som vi nå har mottatt for in vitro og in vivo screening. Vi har screenet alle stoffene in vitro, og tre av disse viser lovende resultater in vitro, med forbedret effekt sammenlignet med -sitosterol (WP1746, WP1760, WP1787). Arbeidet i WP3 er fullført i 2017, men vi vil fortsette å screene de tre analogene in vivo i 2018. WP4: Bringe beta-sitosterol inn i klinikken. Det har blitt skrevet et utkast til en klinisk protokoll for en fase I/II studie, for å teste -sitosterol i klinikken, av Overlege Dorota Goplen ved Kreftavdelingen, Haukeland Universitetssykehus. Om vi kommer i klinikken med stoffet, er avhengig av om vi kan finne en råvareleverandør, som kan produsere stoffet i tilstrekkelig kvantitet og kvalitet. Arbeidet med dette pågår. Vi har videre skrevet en patentsøknad i samarbeide med BTO, på bruken av stoffet i kombinasjon med annen behandling. Siden vi ikke har en godkjent protokoll for klinisk studie, har ikke arbeidet i WP4 kommet helt i mål. Vi har vist at beta-sitosterol har en hemmende effekt på hjernemetastaser. Stoffet er trygt å gi pasienter, og pasientens opprinnelige behandlingsregime kn derfor opprettholdes. Hvis vi klarer å finne en egnet råvareleverandør og deretter få en godkjenning for klinisk studie, vil behandlingen kunne forbedres for denne pasientgruppen, som i utgangspunktet har en dårlig prognose. Vi har videre vist i dette prosjektet, at beta-sitosterol kombinert med annen behandling effektivt inhibererer metastasering in vivo. Vi er i ferd med å patentere våre funn i samarbeid med BTO, og kan derfor ikke avsløre her hvilken annen behandling det er snakk om.