Krister Wennerberg

Nordisk verktøy skreddersyr den enkelte pasientens AML-behandling

Ta celler fra knokkelmargen eller AML-pasientersn blod og fordel det i brønnene på flerbønnplater. Test ett eller flere legemidler i hver brønn. Dette er en metode for å bli klokere på AML’s sykdomsbiologi og å skreddersy enkelt-pasientenes behandling.

På Onkologisk Tidsskrifts nordiske møte for AML-spesialister forteller professor Krister Wennerberg fra Københavns Universitet om den gangen i 2013 da han – som leder av et finsk laboratorium – begynte å bruke metoden ”ex vivo profilering av celleprøver fra AML-pasienter” for å utvikle det han selv kaller en ”inividuell system-medisin” – noe som kan danne grunnlaget for skreddesydde behandlinger.

Møtet holdes virtuelt den 27.oktober. Du kan melde deg på her.

Gjennom flere årtier har cytotoksisk kjemoterapi vært den eneste mulige behandlingen mot akutt myeloid leukemi (AML). Men de senere tre-fire årene er et stort antall nye behandlinger kommet til, slik at hematologene ofte - plutselig - står i den situasjonen at de på forhånd må finne ut hvilken behandling som passer best til den enkelte pasienten.

Og her er der ikke mye hjelp å hente i resultatene fra de store randomiserte forsøkene, som måler effekten av et legemiddel ved at sjekke effekten av et legemiddel eller kombinasjonsbehandlinger på store grupper med pasienter - målt opp mot kontrollgruppers placebo-effekter. Ikke desto mindre finnes det – kanskje - allerede en pålitelig metode for å skreddersy behandlingen for den enkelte. Metoden heter ‘ex vivo profilering av celleprøver for AML-pasienter’ og går ut på å kartlegge hvordan syke celler hentet fra en AML-pasients knokkelmarg eller hvordan blod responderer på de forskjellige legemidler og substanser som finnes på markedet.

I tillegg til å hjelpe hematologene med å hurtig og effektivt finne frem til best mulig behandling af den enkelte pasient, kan metoden også brukes til å belyse de biologiske prosessene som driver sykdommen. Det forteller Krister Wennerberg, som i dag er professor ved forsknings- og innovasjonsenheten BRIC på Københavns Universitet - og som i 2013 - som leder av et laboratorium ved Institute for Molecular Medicine i Finland – fikk idéen til metoden.

På ”clinical update meeting focusing on the newest knowledge on treating AML” som Medicinske Tidsskrifter arrangerer på nordisk basis den 27. oktober, vil Krister Wennerberg løfte sløret for hvordan han fikk idéen til metoden - og sammen med en stor gruppe forskere dokumenterte at den er pålitelig, før resultatet kort tid senere ble publisert i tidsskriftet Cancer Discovery.

I tillegg vil han gi innblikk i hvordan metoden siden den gangen har fått flyttet forståelsen av sykdomsbiologien så vel som utredning og behandling av sykdommen. På møtet vil han gi deltakerne et overblikk over de ulike screeningsmetodene og beskrive hvilke resultater som kan benytte til å identifisere den beste terapien for en AML-pasient, nemlig å få molekylær og fenotypisk forståelse av de forskjellige typene av AML og identifisere behandlinger som overvinner pasientenes resistens i forhold til tidligere benyttede terapier.

“For klinikkene er det en fantastisk forskjell å kunne gå fra å bare ha en behandling – til å få mange ulike behandlingsmåter å velge imellom. Med denne muligheten kan man ved hjelp av ex vivo-metoder finne frem til den eller de beste behandlingene som er det beste for den enkelte pasienten, ut fra de hundrevis av eksisterende kreftmidler og nye og lovende substanser som industrien nå håper kan danne basis for nye produkter, opplyser Krister Wennerberg.

”Det er vanskelig å teste klinsk, fordi det krever at man radomiserer pasientene. I praksis kan det likevel ikke la seg gjøre å prøve ut et stort antall legemidler på samme pasient. Det er kun mulig å teste ett legemiddel - og så se på hvilke legemidler som generelt fungerer best på en større grupper av pasienter. Med det gir heller ikke alltid svar på spørsmålet om hva som faktisk kommer til å virke optimalt for en bestemt pasient. Her gir legemiddel-screening - via ex vivo-metoden - hematologene en mulighet for å finne det optimale behandlingssporet for hver enkelt pasient, sier professoren.

Et nytt forskningsområde vokste frem

Krister Wenneberg understreker at han ikke var alene om å utvikle metoden, men at dette skjedde i tett samarbeid med blant andre professor Kimmo Porkka, som leder den hematologiske avdelingen på Helsinki Universitetssykehus og Mika Kontro, som i tillegg til å være konsulent på samme sykehus også er medlem av styret for den nordiske AML-gruppen.

Likevel var det Wennerberg som kom på ideen under arbeidet sitt med drug discovery high-throughput screening, som går ut på å finne nye legemiddelkandidater gjennom å teste hvordan spesifikke molykyler virker på bestemte celletyper. Dette gikk ut på å sekventere celleprøver fra pasientene og kartlegge cellenes respons på de produktene som finnes på markedet. ”Vi begynte å stusse over om vi på den ene siden kunne teste ut de ulike typene av legemidler på de enkelte pasientene – og samtidig bli bedre på å forstå de biologiske prosessene bak ulike kreft-typer”, sier Krister Wennerberg.

Fordi andre finske forskergrupper også var begynt å få opp øynene for muligheten, ga dette grunnlaget for at Wenneberg kunne etablere et helt nytt forskningsfelt, som han - i kraft av sin tekniske innsikt på high-throughput screening – ble satt til å lede.

Der hvor Wennerberg tidligere jaktet på byggestenene til nye legemidler i form av molekyler, begynte han nå å kartegge hvordan kreftceller fra prøvene responderer på eksisterende kreftmidler – og å oversette det til bruk på sykehus.

”I begynnelsen brukte vi utelukkende celler fra leukemi-pasienter som hadde fått tilbakefall og som ikke hadde noe alternativ. Disse ble overlatt til eksperimentell behandling eller ble sendt til hospice. Her kunne vi tilby pasientene å undersøke om der blant de eksisterende midlene på markedet fantes produkter som hadde en vesentlig effekt på de syke cellene deres – midler som klinikken med gode resultater kunne behandle dem med”, forklarer Wennerberg. Han beskriver hvordan han og kollegene konkret foretok noen tester på laboratoriet og etterpå brakte resultatene til professor Kimmo Porkka.

Dette var en strategi som hurtig viste seg å ”veldig god” og utløste nye studier av hvilke svar som faktisk er det prediktive for hvordan det vil gå hvis pasienten får legemidler på sykehuset – og hvilke biomarkører som kjennetegner de pasientene som har utbytte av de respektive behandlingssporene.

De merkligste AML-cellene driver kreften

Jakten på en optimal behandling er ikke overstått bare ved å peke ut med brønnen hvike legemidler som har effekt på knokkelmargprøvene. Det er også nødvendig å undersøke hvilke spesifikke celler disse legemidlene virker på. Svaret gir ikke på noen måte seg selv, for hver pasient bærer på mange ulike typer av AML-celler - som i større eller mindre grad adskiller seg fra friske celler.

Siden kreft drives av de cellene som minst ligner friske celler – og som derfor har den laveste differensieringen – er det også dem som legemidlene først og fremst skal virke på – hvis man vil gjøre seg forhåpninger om å holde sykdommen i sjakk eller gjøre pasientene friske.

Krister Wennerberg og kollegene hans la derfor ned mye arbeid i å få kartlagt hvilke celle-typer som finnes i de ulike brønnene – og beskrive hva som karakteriserer de minst differensierte cellene.

Dette skjedde ved hjelp av cytometri, som for eksempel går ut på å karakterisere cellene ut fra overflatemarkører, størrelse, syklusfaser og DNA-innhold. Ved å se på de ulike markørene er det, ifølge Wennerberg, mulig å identifisere pasientgruppens subpopulasjoner – noe som viser vei til de forskjellige canserstamceller som kan fremkalle et relaps.

”De hvite blodlegemene kan utvikle seg til udifferensierte celler. Men denne prosessen er det mulig å snu gjennom å behandle cellene med midler som kan få dem til å differensiere til normale celler. Det kan man også betrakte med flowcytometri – altså om det finnes legemidler som ikke dreper AML-cellene men som får dem til å differensiere mot monocyter eller granulocytter, slik at de blir til ufarlige celler”, opplyser Krister Wennerberg, som understreker at denne delen av arbeidet hans, mest av alt, har hatt karakter av grunnforskning og er et forsøk på å finne årsaken til at cellene differensierer seg.

”Selv om denne kunnskapen er laget av grunnforskning, kan den hurtig komme til å bane veien for neste generasjon av legemidler til pasienter med AML”, sier Wennerberg.

Legemiddelscreening med ex vivo er ikke lenger noe som utelukkende foregår på eksperimentelt plan i laboratoriene. De senere årene har metoden blitt benyttet i praksis – for eksempel under studien VenEx, som hematologen Mika Kontro har stått i spissen for. På Medicinske Tidsskrifters AML-møte kommer professor Mika Kontro personlig til å presentere data fra VenEx.

”VenEx er nettopp en slik type studie som – i en ex vivo-setting – kan brukes til å måle hvilke AML-pasienter som reagerer på venetoclax. Resultatene tyder på at man godt kan benytte denne metoden til å finne ut hvilke pasienter som oppnår en effekt”, forklarer Krister Wennerberg.

Han understreker likevel at det ikke alltid er slik at en effekt som blir funnet ved hjelp av ex vivo også virker under bruk på sykehuset. ”Det veksler fra legemiddel til legemiddel. Derfor er utfordringen fortsatt å finne ut hvordan vi på bakgrunn av en respons i en ex vivo-setting kan bli bedre på å avgjøre om et legemiddel faktisk kan brukes under behandling på sykehuset. Her er utfordringen i høy grad å finne ut hva som egentlig – biolgisk sett – gjør at disse midlene får stamcellene til å produsere normale celler. Eller er det kanskje slik at midlene dreper de lavest differsensierte cellene – de som driver canseren? Utfordringen er fortsatt å skaffe mer detaljkunnskap om hva som skjer rent biologisk når vi tester legemidler med ex vivo”, sier professoren.

Kunsten å begrense seg

Men Ex vivo drug screening egner seg – etter alt å dømme - til mer enn å peke ut optimale monobehandlinger. Metoden kan muligens også benyttes til å finne frem til mest mulig effektiv kombinasjonsbehandling av ulike legemidler. Denne potensielle muligheten vil Wennerberg nå kikke nærmere på.

”Teoretisk sett burde det være mulig å teste kombinasjonsbehandlinger med ex vivo, fordi de mange brønnene gjør det mulig å sammenligne hvilke effekter en pasient oppnår ved å kombinere legemidler på kryss og tvers. En slik undersøkelse er ikke mulig i et klinisk randomisert forsøk, da det ikke er mulig å teste ut ulike kombinasjoner på en og samme pasient. Men dette er mulig på en flerbrønnplate med hundrevis av brønner – selv om det også her er grenser for hvor mange kombinasjoner som kan testes på en gang. Her arbeider forskerne med å finne metoder for å omgå slike begrensninger som for eksempel oppstår når kun de kombinasjonene blir testet som er forbundet med høy forventning til gode resulater. ”En kortere vei til de mest interessante kombinasjonene kunne for eksempel være å se nærmere på hvilke subgrupper av celler som de respektive midlene virker på – og på hvilke kombinasjonseffekt som kan forventes – altså hvilke legemidler som til sammen viser evne til å kunne drepe kreften eller normalisere cellene”, sier Wennerberg.

Hittil har hematologene vært nødt til å teste slike kombinasjoner på sykehuset. Fordi slike studier ikke er helt uten risiko må pasientene på forhånd informeres om faremomentene. Behandlingen må følges tett, slik at det er mulig å stoppe den hvis den skulle vise seg å være giftig eller kilde til alvorlige bivirkninger”, i følge Wennerberg.

En av de store tvilsspørsmålene omkring ex vivo-metoden er at den tegner et øyeblikksbilde av om pasienten her og nå kan få glede av en medisinsk behandling – men den sier ikke noe om hvorvidt effekten fortsetter å vare i måneder og år.

Ekstrapolasjonen er, ifølge Krister Wennerberg, en av de store utfordingene som den genetiske presisjonsmedisinen nå står overfor. Metoden gir bare et øyeblikkbilde av hvilken effekt som kan oppnås på den enkelte pasienten – og sier ikke noe om pasienten respons i det lange løp – noe som klinikken ofte ser eksempler på, når pasienter i tidens løp utvikler resistens. Metoden har også sine begrensninger i forhold til å avklare hvilke kombinasjoner av legemidler som er skadelig for den enkelte.

”En av utfordringene blir å finne ut hvilke kombinasjoner som generelt er giftige og hvilke som kan være det for enkelte pasienter. For det krever i første omgang en undersøkelse av om behandlingen – for utvalgte pasienter - er toksiske for kreftcellene og i andre omgang kan tolereres av de andre, friske celletypene – og i så fall hva som er den høyest mulige konsentrasjonen før behandlingen blir for risikabel for pasienten. Og akkurat den biten kan ikke testes med ex vivo – så her må det lages sikkerhetsstudier på pasientene mens de befinner seg på sykehus”, sier han.

Tross utfordringene og begrensningene ved ex vivo profilering av AML-celler er han ikke i tvil om at den kommer til å være en kratig driver i hemotalogenes videre arbeid med å kartlegge biologien og å forbedre behandlingen av den dødelige sykdommen. ”Jeg tror og håper at metoden kommer til å endre på mye. For dette er nettopp det som presisjonsmedisin handler om – nemlig å identifisere nye behandlinger, som enten er effektive på individuelle pasienter eller visse grupper av pasienter. Gjennom de siste årtiene har vi for det meste drevet med genetikk og spesifikke mutasjoner. Med visse legemidler har vi også vært istand til å behandle mutasjoner. Og det fungerer til en viss grad. Men jeg tror at det med tiden blir mulig å kombinere ex vivo med en genetisk analyse – og på den måten kunne spore seg inn på mer effektive behandlinger for en større del av pasientene”, sier Krister Wennerberg.