1. Översiktlig projektbeskrivning

Engelsk titel

Survival interactions between leukemic stem cells and the supportive stroma in acute myeloid leukemia - development of novel antileukemic therapy

Sammanfattning av projektet

Akut leukemi drabbar både vuxna och barn och utgör den största andelen av alla barncancrar. Trots att de flesta barn idag kan behandlas framgångsrikt, får vart femte tillbaka sin sjukdom efter en tid.

Hos vuxna är sjukdomen betydligt svårare att behandla. Generell behandling med cytostatika orsakar stort lidande för patienten och ger allvarliga biverkningar. Ganska ofta utvecklar en del av leukemicellerna resistens, dvs svarar inte på behandlingen. Patienten får då tillbaka sjukdomen, som dessutom blir än mer svårbehandlad.

Vår forskning syftar till att genom ny kunskap om de mekanismer som är aktiva i tumörceller, utveckla nya läkemedel för en effektivare behandling och eliminering av tumörcellerna – med minimala biverkningar. Vi undersöker det signalöverförande proteinet FLT3 som är inblandat vid uppkomsten av akut myeloisk leukemi (AML), en mycket svårbehandlad cancerform hos vuxna. Vi är intresserade av varför celler med en skadad FLT3-gen börjar växa okontrollerat och vad genen egentligen har för funktion.

I en påbörjad studie kartläggs de mekanismer som utlöses av nya specifika läkemedel – ensamma eller tillsammans med konventionella cellgifter – och leder till celldöd hos leukemiceller som bär på den skadade genen. Dessa nya läkemedel och metoder har, trots stora framsteg, visat sig snabbt förlora sin verkan på många patienter med AML. Våra resultat visar att det är balansen mellan proteiner som påverkar programmerad celldöd (apoptos) som avgör om cellen är mottaglig eller inte för de dödssignaler som läkemedlen sänder ut. Fynden kan leda till att man kan utprova effektivare läkemedel med minimala biverkningar.

Typ av projekt

Forskningsprojekt

MeSH-termer för att beskriva ämnesområdet

Inlagda MeSH-termer

Academic Dissertations

Works consisting of formal presentations made usually to fulfill requirements for an academic degree.

Leukemia

A progressive, malignant disease of the blood-forming organs, characterized by distorted proliferation and development of leukocytes and their precursors in the blood and bone marrow. Leukemias were originally termed acute or chronic based on life expectancy but now are classified according to cellular maturity. Acute leukemias consist of predominately immature cells; chronic leukemias are composed of more mature cells. (From The Merck Manual, 2006)

Neoplasms

New abnormal growth of tissue. Malignant neoplasms show a greater degree of anaplasia and have the properties of invasion and metastasis, compared to benign neoplasms.

Leukemia, Myeloid, Acute

Clonal expansion of myeloid blasts in bone marrow, blood, and other tissue. Myeloid leukemias develop from changes in cells that normally produce NEUTROPHILS; BASOPHILS; EOSINOPHILS; and MONOCYTES.

Leukemia, Myeloid

Form of leukemia characterized by an uncontrolled proliferation of the myeloid lineage and their precursors (MYELOID PROGENITOR CELLS) in the bone marrow and other sites.

Projektets delaktighet i utbildning

Avhandling
D-uppsats / Magisterexamen
C-uppsats / Kandidatexamen
ST-läkarutbildning
Annan utbildning
Ej del i utbildning

3. Processen och projektets redovisning

Pågående aktiviteter

Planering och förberedelse före datainsamling
Datainsamling pågår
Analys av insamlade data pågår
Författande av skriftlig redovisning / publikation pågår
En eller flera publikationer från projektet är publicerade
Slutfört och inget mer görs inom ramen för detta projekt

Projektstart (när planeringen påbörjas och börjar dokumenteras skriftligt)

2008-07-01

Datum för påbörjande av datainsamling

2010-12-31

Tillämpning av resultat - tidsaspekt (projektledarens bedömning)

Resultaten kommer sannolikt att tillämpas om >5 år från projektslut.

Tillämpning av resultat - genomslag (projektledarens bedömning)

Internationellt (i flera länder)

Kommentar från projektledaren

Den kliniska betydelsen i detta projekt är mer långsiktig. För att framgent kunna förbättra behandlingen av AML krävs en ökad förståelse om hur genetiska förändringar i tumörcellerna kan leda till ohämmad celltillväxt och förbättrad överlevnad. Med denna förståelse finns sedan möjligheter att utveckla och testa nya cellgifter och specifika hämmare. En omedelbar möjlighet som vi ämnar påbörja 2008-2009 är att in vitro på stromaceller studera läkemedelseffekter på AML celler från patienter, vilket vi hoppas och tror kan ge värdefull individuell vägledning för hur enskilda patienter skall behandlas. Här finns sålunda en hälsovinst att uppnå över överskådlig framtid. Den andra delen av det föreslagna projektet kan på längre sikt komma patienter till gagn genom en individualiserad terapi.

4. Detaljerad projektbeskrivning

Bakgrundsbeskrivning

AML är den vanligaste formen av akut leukemi. Det vanliga sättet att behandla sjukdomen är cellgiftsbehandling, som initialt ofta har god effekt, men en majoritet av patienterna drabbas av återfall. Prognosen för patienter som får återfall är dålig. Orsakerna till AML är ofullständigt kända, men i ett flertal fall har man funnit mutationer i FLT3 receptorn (CD135) [1]. Denna är i normala fall av stor betydelse för blodnybildningen, men i vissa fall av leukemi har det visat sig att muterad FLT3 signalerar okontrollerat och bidrager till att den normala blodcellen omvandlas till en leukemicell. Sammantaget utgör genförändringar av FLT3 den mest förekommande genetiska abnormaliteten vid AML, varför specifika hämmare har utvecklats och testats i kliniska studier [2]. Det kommer nu rapporter som visar att trots att dessa hämmare initialt har bra effekt och hämmar celltillväxt och leder till celldöd så utvecklas resistenta kloner [3]. En förklaring till detta är att det skulle finnas en mindre population av cancerstamceller som utnyttjar de egenskaper som normala stamceller besitter. Den tumörsjukdom där det bäst anses vara bevisat att cancerstamceller existerar är akut leukemi [4]. En egenskap som gör stamceller unika och som tumörceller kan dra fördel av är en obegränsad förmåga till celldelning, vilket sker utan att cellerna börjar differentiera. Majoriteten av de normala stamcellerna i benmärgen befinner sig i ett vilande cellcykelstadium, vilket anses vara mycket viktigt för att stamcellerna skall kunna bibehållas [5]. Blodstamcellers hemvist tycks vara specialiserade nischer i benmärgen där stromaceller och benbildande celler skyddar stamcellerna mot olika stressfaktorer. Denna miljö tycks kännetecknas bl.a. av låg syrehalt (hypoxi) [6,7]. Tidigare studier har visat att stromaceller i viss mån kan påverka leukemiceller till förbättrad överlevnad [8], varför vi tror att hypoxi kan vara en mekanism varmed leukemiceller undkommer cytostatikabehandling.

Syfte

Det allmänna syftet är att kartlägga vilka tillväxtstimulerande resp anti-apoptotiska proteiner som aktiveras via muterad FLT3 vid AML och om dessa kan utnyttjas för specifik behandling. Målsättningen är att identifiera gener som kan användas som mål för nya celldrogers effekt på AML celler för att åstadkomma mer effektiv terapi mot muterad FLT3 receptor.

Frågeställning / Hypoteser

Frågan är om olika FLT3 mutationer har olika biologiska egenskaper, t ex när de överförs till normala blodstamceller. En del av leukemicellerna tycks ha ett ursprung i blodstamceller, vilket till stor del kan förklara varför många patienter utvecklar resistens mot behandling. Normala blodstamceller i benmärgen är i nära kontakt med stromaceller och benbildande celler där miljön är hypoxisk, dvs lågt syre. Vi har nu för avsikt att undersöka om sådana betingelser och kontakt med stroma förbättrar leukemicellernas överlevnad. Om så är fallet tror vi att denna kunskap kan komma att leda till nya terapeutiska möjligheter.

Metod: Databearbetning

Se datainsamling.

Resultat

Vi har i en pilotstudie upptäckt att olika FLT3 mutationer tycks aktivera olika signalproteiner, vilket är viktig information för den fortsatta utvecklingen av nya läkemedel. Vi har börjat att isolera CD34+ AML celler bl.a. från patienter med FLT3 mutationer och odla dessa på stromaceller.

Diskussion

Det ligger i projektets prekliniska natur att det kan relativt lång tid innan detta kan få återkoppling kliniskt, men vi har genom vårt samarbete med kliniska avdelningar fått en möjlighet att diskutera hur vår forskning kan bidra till förbättrad behandling av patienter med akut leukemi. Men även på kortare sikt tror vi att vår kunskap och våra fynd kan komma patienter till gagn. Det är en spännande tanke och möjlighet med vårt projekt om primära AML celler kan bibehållas bättre och under längre tid på stromaceller, vilket skulle kunna användas för att studera olika inhibitors effekt på cellernas tillväxt och död. Våra preliminära fynd visar att så är fallet. Man skulle sålunda i framtiden kunna initialt testa olika droger på patientegna celler in vitro för att dra slutsatser om en mer effektiv och individualiserad behandling.

Referenser

1. Choudhary C, Muller-Tidow C, Berdel WE, et al. Signal transduction of oncogenic Flt3. Int J Hematol. 2005;82:93-99
2. Stubbs MC, Armstrong SA. FLT3 as a therapeutic target in childhood acute leukemia. Curr Drug Targets. 2007;8:703-714
3. Knapper S. FLT3 inhibition in acute myeloid leukaemia. Br J Haematol. 2007;
4. Dick JE, Lapidot T. Biology of normal and acute myeloid leukemia stem cells. Int J Hematol. 2005;82:389-396
5. Arai F, Hirao A, Suda T. Regulation of hematopoietic stem cells by the niche. Trends Cardiovasc Med. 2005;15:75-79
6. Parmar K, Mauch P, Vergilio JA, et al. Distribution of hematopoietic stem cells in the bone marrow according to regional hypoxia. Proc Natl Acad Sci U S A. 2007;104:5431-5436
7. Eliasson P, Karlsson R, Jönsson JI. Hypoxia expands primitive hematopoietic progenitor cells from mouse bone marrow during in-vitro culture and preserves the colony-forming ability. J Stem Cells. 2006;1:247-257
8. Konopleva M, Konoplev S, Hu W, et al. Stromal cells prevent apoptosis of AML cells by up-regulation of anti-apoptotic proteins. Leukemia. 2002;16:1713-1724
9. Stirewalt DL, Kopecky KJ, Meshinchi S, et al. Size of FLT3 internal tandem duplication has prognostic significance in patients with acute myeloid leukemia. Blood. 2006;107:3724-3726
10. Karlsson R, Engström M, Jönsson M, et al. Phosphatidylinositol 3-kinase is essential for kit ligand-mediated survival, whereas interleukin-3 and flt3 ligand induce expression of antiapoptotic Bcl-2 family genes. J Leukoc Biol. 2003;74:923-931
11. Ekoff M, Kaufmann T, Engström M, et al. The BH3-only protein Puma plays an essential role in cytokine deprivation-induced apoptosis of mast cells. Blood. 2007;in press
12. Möller C, Alfredsson J, Engström M, et al. Stem cell factor promotes mast cell survival via inactivation of FOXO3a-mediated transcriptional induction and MEK-regulated phosphorylation of the proapoptotic protein Bim. Blood. 2005;106:1330-1336