Lyhyt tutkimussuunnitelma suomeksi

Lammon ja sateilytyksen yhdistelmaterapia eturauhassyovan hoidossa

Eturauhassyopa on yksi yleisimmista syopatyypeista miehilla ja sen ilmaantuvuus tulee tulevaisuudessa vain kasvamaan kohonneen elinianodotteen myota. Eturauhassayovan hoitoennuste on moniin muihin syopiin verrattuna hyva mutta korkean ilmaantuvuuden myota tahan tautiin menehtyy merkittava maara miehia. Suurin este kuolemantapauksien ehkaisyssa on hoitaa tehokkaan hoidon puuttuminen agressiivisissa eturauhassyopatapauksissa. Uusia lahestymistapoja tarvitaan jotta potilaan kokonaissyopakudoksen maaraa saadaan vahennettya pitkalla aikavalilla lisaamatta hoitojen toksisuutta potilaille. Immunoterapia yhdistettyna perinteiseen energiaperusteiseen hoitomuotoon saattaisi toimia tehokkaana yhdistelmahoitona aktivoiden immuunipuolustuksen. Uuden hoitomuodon saaminen kliiniseen kayttoon vaatii kuitenkin viela lisaa tutkimusta immulogogian, sateilytyksen ja lampoterapian yhdistamisesta. Tassa tutkimuksessa aiomme selvittaa lampoterapian seka yhdistetyn lampo- ja sateilyterapian vaikutusta immuunipuolustukseen hiirilla. Immuunipuolustuksen vastetta vahvistamme lisaa kayttamalla erilaisten immuuniterapioiden mahdollisuuksia. Yhdistelmaterapia mika hyodyntaa metallisten nanopartikkelian valittamaa lampoa, sateilytysta seka immuuniterapiaa tarjoaa mahdollisuuden pitkan ajan tavoitteeseemme kehittaa uudenlainen syoparokkotusalusta korkean riskin eturaussyopapotilaille ja muille.

Valtaosalla eturauhassyopaa sairastavilla miehilla on hyva hoitoennuste tehokkaiden hoitokeinojen ansiosta. Silti potilaita joilla syopa on paassyt leviamaan imusolmukkeisiin ja luihin ei pystyta tehokkaasti hoitamaan ja ennuste heidan osaltaan on hyvin huono. Suuresta potilasmaarasta johtuen tama prosentuaalisesti pieni agressiivisen taudin kantajista muodostaa numeraalisesti suuren maaran eturauhassyopaan menehtyneita potilaita. Vuonna 2030 eturaussyopadiagnoosin ennustetaan saavan 1,7 miljoonaa potilasta maailmanlaajuisesti vuodessa ja heista 499 000 ennustetaan menehtyvan tautiin.

Jotta levinneen eturauhassyovan ennustetta saataisiin parannettua tarvitaan uusia hoitoja naille korkean riskin potilaille. Kudosten lammitys on ollut osa syopaterapioita jo pitkaan ja sen tiedetaan herkistavan syopasolut ionisoivalle sateilylle. Molempien hoitomuotojen on osoitettu aktivoivan kehon omaa immuunipuolustusta syopasoluja vastaan. Yhtena isona ongelmana on ollut lammon tarkka kohdentaminen kasvaimeen. Tassa tutkimussa kaytamme metallisia nanopartikkeleita lammon tuottamiseen. Nama partikkelit ovat itsessaan immuunisoluja aktivoivia ja niiden avulla lampo saadaan tarkasti kohdennettua kasvaimeen. Tavoitteenamme on arvioida ja tehostaa nanopartikkelivalitteisen lammon ja ionisoivan sateilyn yhteisvaikutuksia immuunipuolustukseen. Projektin menestyksekas loppuun saattaminen takaa hyvat lahtokohdat menetelman siirtamiseksi eteenpain kohti kliinisia kokeita.

Rahoitetun kauden aikana aiomme keskittya kasveinten lahiympariston karakterisointiin yhdistelmaterapian jalkeen. Tutkimalla mita solu- ja molekyylitason muutoksia hoidetuissa kasvaimissa tapahtuu saadaan viitteita siita millaista immuuniterapiaa tulisi lisaksi kayttaa parhaan hoidon takaamiseksi. Eturauhassyopa on vaikea kohde paljon esilla oleville immuuniterapioille mutta lammon ja sateilytyksen yhdistelman ajatellaan parantavan tilannetta aktivoimalla olemassa olevia immuunisoluja seka tuomalla uusia immuunisoluja syopakudokseen. Koska syopa ei ole yksinkertainen tauti ei sita myoskaan voida hoitaa yksinkertaisesti vaan yhdistelemalla eri terapioita. Biologia taman yhdistelmaterapian takana on molemmat seka ionisoiva sateily etta lampo laukaiset solustressia ja koulemaa. Tama lisaa immuunisoluille esiteltavien antigeenien maaraa seka muita immuunisoluja akvivoivia sytokiineja mika houkuttelee tuumorin lahiymparistoon lisaa immuunipuolustuksen soluja microenvironment (Sharma et al. 2011, Frey et al. 2012, Mace et al. 2012). Lammon aiheuttama vahinko syopasoluissa voi lisaksi muuttaa niiden fenotyyppia jolloin na ovat alttiimpia immuunisolujen hyokkaykselle (Higgins, Bernstein & Hodge 2009) (Drake 2012). Terapian aiheutta syopakudoksen massan pieneneminen saattaa osaltaan vahentaa T-solujen toleranssia suopasoluja kohtaan (Drake 2012).

Ehdotettuun tutkimukseen kaytamme urospuolisia FVB/N hiiria joille istutetaan ihonalaiset tuumorit hiiren Myc-Cap eturauhassyopasoluilla. Lisaksi kaytamma spontaania hiiri eturauhassyopamallia TRAMP-hiirta FVB/N taustalla seka immunogeenisempaa paksusuolensyopasolulinjaa (CT26) naaraspuolisissa BALB/c hiirissa.

Primaarituumori hoidetaan rautaoksidinanopartikkeleilla yksin, yhdistettyna sateilytykseen taikka nanopartikkelivalitteisen lammon ja sateilytyksen yhdistelmalla. Tassa kokeellisessa asetelmassa kaytamme korkeaa nanopartikkelipitoisuutta (8mg/ gramma syopakudosta), alhaista lampoterapia-annosta (20min @ 40°C) ja 12Gy sateilytysta kerta-annoksena. Hoidon jalkeen kudos ja verinaytteet kerataan elaimista 1D ja 7D aikapisteissa. Aikaisempi aikapiste kartoittaa synnynnaisen immuunipuolustuksen aktivoitumista ja myohaisempi kehittyvaa immuunipuolustusta. Lampoterapiaa varten olemma ryhmassamme kehittaneet tehokkaan magneettilaitteiston magneettisten nanopartikkelien kuumentamiseksi (Attaluri 2015).

Syopakudoksen ympariston tutkimista varten keraamme tuumoreista histologiset naytteet, eristamme soluja virtaussytometria-analyysia varten. Lisaksi aiomme maarittaa neoantigeenien muodostumista kokogenomisekvenoinnilla ja genotyypittaa muodostuvia T-solureseptoripopulaatioita. Syopakudokseen kertyneita sytokiineja analysoimme ELISPOT:ia kayttamalla.      Aiomme myos kartoittaa purinergisen signaloinnin osuutta immuunisolujen aktivoinnissa. Tama on hyvin merkityksellista silla kuolevista soluista vapautuva ATP voi universaalilla tavalla aktivoida immuunisoluja ja tulehdusta seka verisuonten lapaisevyytta. Kayttamalla naita menetelmia ja ehdotettua kysymyksenasettelua saisimme arvokasta tietoa immuunisolujen saapumisesta syopakudokseen, eri T-solupopulaatioista ja makrofagien aktivoitumisesta ja polarisaatiosta. Lopuksi saisimme hyvan kokonaiskuvan syopakudoksen lahiympariston immuunisoluista ja aktivaatiosta ja tata tietoa voisimme kayttaa tehokkaan immuuniterapiaosan lisaamiseen tahan yhdistelmaterapiaan.

Odotamme etta kaytetty yhdilmaterapia aktivoi lisaa immuunipuolustuksen soluja syopakudokseen. Etenkin CD8+ positiivisen T-solupopulaation odotamme kasvavan ja aktivoituvan hoidon seurauksena. Lampo ja sately ovat syopasoluja vahingoittavia energioita jotka toimivat yhdessa synergisesti. Tama synergia lisaa syopasolujen apoptoosia ja nekroosia mista voisi olla hyotya myos kliinisessa kaytossa. Tutkimuksessa kaytetyt metalliset nanopartikkelit tarjoavat ainutlaatuisen mahdollisuuden valittaa lampoa seka vaikuttaa immuunisojen aktivointiin, silla nanopartikkelit jo itsessaan ovat immuunipuolustusta aktivoivia mita voitaisiin kehittaa pidemmalle. Projektin menestyksekas loppuunsaattaminen lisaa motivaatiota kehittaa menetelmaa edelleen kohti kliinisia kokeita.

Ensimmaisen tutkimusvuoden aikana olemma saaneet pystytettya bilateraalisen eturauhassyovan ja paksusuolensyovan hiirimallin joka kuvastaa primaari tuumoria seka metastasoinutta etapesaketta seka kehittaneet menetelmia immuunisolujen aktivoitumisen arvioimiseksi. Lisaksi olemme optimoinnut tarvittavaa lammon, nanopartikkelipitoisuuden ja sateilytyksen maaraa seka terapioiden ajoittamista eturauhassyovan hiirimallissa. Lisaksi saimme aloitettua hiirikannan kasvatuksen, joka spontaanisti sairastuu eturauhassyopaan ja toimii nain parempana mallina kliiniselle taudille.

Ehdotettu tutkimus on tarkoitus aloittaa tammikuussa 2018 mikali tarvittava rahoitus projektille minun osaltani jarjestyy. Tammikuussa aloitamme syokudosten kasvattamisen elaimissa ja kodosten ja verinaytteiden kerays aloitetaan kun syopakudokset ovat saavuttaaneet 100 mm² koon, hoidettu ja annettu tarvittava maara aikaa immuunisolujen aktivoitumiselle. Alamme samantien myos analysoimaan keraamiamme naytteita yhdessa teknikon kanssa. Kasvainten kehittyminen TRAMP hiirissa kestaa noin 6 kuukautta ennen kuin ne ovat tarpeeksi suuria terapiaa varten. Odotamme etta saamme elainkokeet paatokseen elokuussa 2018, kokeellisen osan 20 marraskuuta ja koko projektin rahoitettavaksi ehdotetun osan valmiiksi vuoden 2018 loppuun mennessa.

Kirjallisuusviitteet

Attaluri, A, Kandala SK, Wabler M, Zhou H, Cornejo C, Armour M, Hedayati M, Zhang Y, DeWeese TL, Herman C, Ivkov R. 2015, ” Magnetic nanoparticle hyperthermia enhances radiation therapy: A study in mouse models of human prostate cancer”, Int J Hyperthermia. 2015 Jun;31(4):359-74

Drake, C.G. 2012, "Combination immunotherapy approaches", Annals of oncology : official journal of the European Society for Medical Oncology, vol. 23 Suppl 8, pp. viii41-6.

Frey, B., Weiss, E.M., Rubner, Y., Wunderlich, R., Ott, O.J., Sauer, R., Fietkau, R. & Gaipl, U.S. 2012, "Old and new facts about hyperthermia-induced modulations of the immune system", International journal of hyperthermia : the official journal of European Society for Hyperthermic Oncology, North American Hyperthermia Group, vol. 28, no. 6, pp. 528-542.

Higgins, J.P., Bernstein, M.B. & Hodge, J.W. 2009, "Enhancing immune responses to tumor-associated antigens", Cancer biology & therapy, vol. 8, no. 15, pp. 1440-1449.

Mace, T.A., Zhong, L., Kokolus, K.M. & Repasky, E.A. 2012, "Effector CD8+ T cell IFN-gamma production and cytotoxicity are enhanced by mild hyperthermia", International journal of hyperthermia : the official journal of European Society for Hyperthermic Oncology, North American Hyperthermia Group, vol. 28, no. 1, pp. 9-18.

Sharma, A., Bode, B., Wenger, R.H., Lehmann, K., Sartori, A.A., Moch, H., Knuth, A., Boehmer, L. & Broek, M. 2011, "gamma-Radiation promotes immunological recognition of cancer cells through increased expression of cancer-testis antigens in vitro and in vivo", PloS one, vol. 6, no. 11, pp. e28217.