EN / DA
Sygdom og behandling

Forskere kortlægger kræftcellers unikke proteiner

Kræftceller i forskellige væv udskiller forskellige proteiner. Nu har forskere identificeret mange af de proteiner, som kræftcellerne danner. Opdagelsen gør, at forskerne nu kan gå i gang med at lave diagnostiske værktøjer, der ud fra en blodprøve kan identificere, om folk har næsten hvilken som helst form for kræft.

Drømmen for mange kræftforskere og kræftlæger er, at de en dag kan tage en simpel blodprøve fra en patient, analysere den og fortælle patienten, at han eller hun ikke har kræft noget som helst sted i kroppen.

Denne drøm om mindre besværlige og samtidig mere præcise kræftdiagnoser er nu kommet tættere på efter forskere har lavet et katalog over de helt unikke proteiner, som kun kræftceller i de forskellige væv sender ud i kroppen.

Kataloget åbner op for udvikling af diagnostiske værktøjer, som meget simpelt undersøger blodprøver for proteiner fra eksempelvis lungekræftceller, prostatakræftceller eller nyrekræftceller. Den type diagnose ved hjælp af en blodprøve vil også overflødiggøre dyre CT-skanninger.

”Det er målet på den lange bane. Dette studie har for første gang identificeret mindst ét protein, der er unikt for forskellige kræfttyper i forskellige væv, og det er et vigtigt skridt i forhold til at realisere den drøm,” fortæller forskeren bag det nye studie, professor Jens Nielsen, Division of Systems and Synthetic Biology, Chalmers University of Technology, Gøteborg, Sverige.

Det nye studie er for nylig blevet publiceret i det videnskabelige tidsskrift Cell Reports.

Kræftceller udskiller unikke proteiner

Når kroppens celler muterer og bliver til kræftceller, ændrer de også deres udtryk og deres forhold til omgivelserne.

Nogle kræftceller udskiller eksempelvis enzymer, der nedbryder andre celler i nærheden eller angriber andre cellers proteiner. Det gør kræftcellerne for at skabe plads omkring sig, så de kan brede sig endnu mere.

Kræftceller kan også udsende forskellige proteinbaserede signalstoffer, ændre på det koncentrationsmæssige forhold mellem forskellige proteiner og i det hele taget ændre på cellens samlede udtryk af proteiner – forskere kalder det for proteomet.

”Når celler bliver til kræftceller, sker der en hel masse med deres stofskifte. De vokser hurtigere, laver hurtigere celledelinger og skal bruge plads til at ekspandere i det omkringliggende væv. Det gælder alle steder, fx i lungerne, huden eller nyrerne. Skiftet til kræftceller kræver en masse intracellulære ændringer, som kommer til udtryk i de proteiner, som kræftcellerne udskiller i omgivelserne. Nogle proteiner bliver der produceret flere eller færre af, men der bliver også produceret helt nye proteiner,” forklarer Jens Nielsen.

Kan finde kræft specifikke steder i kroppen

I det nye forskningsarbejde har Jens Nielsen med sine kollegaer lavet et katalog over proteiner, som er unikke for kræftceller i specifikke væv.

De har fundet proteiner, som eksempelvis kun kræftceller i bugspytkirtlen eller kræftceller i tarmen udskiller.

Da proteinerne bliver udskilt og derfor også ofte ender i blodet, håber forskerne, at kunne finde disse proteiner i en blodprøve og dermed afgøre, om personen har fx af kræft i bugspytkirtlen eller i tarmen.

Det kan man måske allerede gøre, inden personen overhovedet oplever tegn på sygdommen.

”På et eller andet tidspunkt vil vi gerne komme dertil, hvor det bliver rutine at tage én blodprøve om året og screene for tilstedeværelsen af kræft i hele kroppen ved at kigge efter disse unikke proteiner, som kun kræftceller udskiller,” siger Jens Nielsen.

Jens Nielsen forklarer også, at der har været et behov for at identificere proteiner, som ikke bare er unikke for kræftceller, men også unikke for kræftceller i helt specifikke væv.

Man vil således helst kunne komme frem til resultatet, at en person har kræft i for eksempel leveren og ikke blot finde ud af, at patienten har kræft i et ukendt sted i kroppen.

”Det gøre vores studie unik. Vi har kigget på tværs af 32 kræfttyper i 30 forskellige væv og fundet frem til proteiner, der er specifikke for hver kræfttype og hvert væv. Det gør dem meget mere egnede i en diagnostisk sammenhæng,” forklarer Jens Nielsen.

Lavet omfattende statistisk arbejde med data fra genomdatabaser

Studiet var bioinformatisk, og forskerne dykkede ned i forskellige databaser med kræftprøver. Det drejede sig blandt andet om the Cancer Genome Atlas fra National Institutes of Health i USA.

The Cancer Genome Atlas er et kæmpe arkiv over kræftprøver, hvor kræftprøverne er blevet helgenomsekventeret for at kortlægge generne i dem.

I databaserne indhentede Jens Nielsen med sine kollegaer data omkring proteomerne fra hundredvis af kræftramte mennesker. Mere præcist har forskerne undersøgt transkriptomerne, der består af det RNA, som kroppens celler omsætter til proteiner. RNA’et er som sådan et udtryk for cellernes produktion af proteiner.

I mange tilfælde havde læger taget prøver af både sygt og raskt væv fra den enkelte patient, og det betød, at Jens Nielsen kunne se forskellen i proteinernes udtryk mellem dem. På den måde kunne forskerne finde proteiner, som er unikke for kræftceller i specifikke væv.

En vævsprøve indeholder mellem 10.000 og 14.000 proteiner. Hver af proteinerne findes i større eller mindre mængder, fra ganske få til flere tusinde. Forskerne undersøgte vævsprøver fra flere hundrede kræftpatienter for hver kræfttype.

”Det er jo et kæmpe statistisk puslespil at finde ud af, hvilke proteiner som kun specifikke kræftceller i specifikke væv producerer. Blandt de 32 kræftformer i de 30 væv fandt vi dog mellem 1 og 5 forskellige proteiner, som er unikke og som kan danne grundlaget for at udvikle nye diagnostiske redskaber,« fortæller Jens Nielsen.

Vil udvikle diagnostiske redskaber

Forskerne arbejder videre med at udvikle de diagnostiske redskaber, der skal gøre det muligt at finde de givne proteiner i en blodprøve.

Først og fremmest har de som mål at kigge på nogle af de største og mest problematiske kræftformer.

Eksempelvis er lungekræft én af de hyppigste former for kræft, og her vil det være belejligt, at identificere sygdommen via en blodprøve uden at skulle hive patienterne gennem dyre skanninger.

En anden sygdom kunne være kræft i bugspytkirtlen.

Kræft i bugspytkirtlen er blandt de sværeste at behandle, fordi tegnene på kræftformen ofte først kommer meget sent i sygdomsforløbet, hvor det allerede kan være for sent af behandle patienten.

Her vil det være oplagt at screene rutinemæssigt for den form for kræft.

”Endelig kan man forestille sig, at man screener personer, der er i risikozonen for at udvikle kræft. Har en person allerede haft én eller anden kræftform tidligere, kan man med disse former for screeninger undgå at skulle hive personen ind til scanninger hver tredje måned og i stedet bare få deres egen læge til at tage en blodprøve, som så bliver analyseret for proteiner, der er specifikke for netop den type kræft i den type væv, som personen har haft,« siger Jens Nielsen.

Artiklen “A systematic investigation of the malignant functions and diagnostic potential of the cancer secretome” er udgivet i Cell Reports. Én af hovedforfattere er Jens Nielsen, Professor og Chief Scientific Officer, Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability, Danmarks Tekniske Universitet og Professor, Department of Biology and Biological Engineering, Division of Systems and Synthetic Biology, Chalmers University of Technology, Gøteborg, Sverige.

Jens Nielsen
Professor
To achieve large‐scale, high‐throughput experiments for systems biology research of microorganisms, reliable data from robust cultivation systems are needed. Chemostats are such systems, ensuring reproducibility and quality by providing a stable, well‐controlled environment for the cells. However, many of the available chemostat systems require large amounts of media and are complex to set up and expensive to purchase and maintain. To address these concerns, we developed a mini‐chemostat (MC) system with 16 reactors, each at a working volume of 40 ml. Sensors measure dissolved oxygen in the reactor, while OD600 is measured in the outflow. We further developed a CO2and pH sensor array that can be plugged into the outflow of the reactors. The system was used to characterize yeast physiology at four metabolically different conditions: limitations of glucose, both aerobic and anaerobic, nitrogen, and ethanol.