Fra dage til timer: Ingeniør sikrer afgørende profil af hjernekræftceller i eksprestempo
Behandlingen af hjernekræft kræver præcis viden om typen af kræftceller for at sikre en effektiv behandling. En ny test kan langt hurtigere end tidligere afsløre, hvilke celler der er tale om i et cancertilfælde, og dermed hjælpe de ca. 1.500 mennesker, der årligt får konstateret en tumor i hjernen.
Det er civilingeniør i kemi- og bioteknologi på Syddansk Universitet Kamilla Kolding Bendixen, der under sit speciale har udviklet testen, som analyserer en udvalgt sekvens i kræftcellens DNA.
Mere præcist er der tale om såkaldt DNA methyleringsprofilering, foreløbig af én udvalgt DNA-sekvens, hvor der genereres en unik profil af de enkelte hjernekræfttumorer. Profileringen afslører små ændringer af arvematerialebyggesten – eller methylering.
Metoden giver altså et estimat af, hvor mange procent af den udvalgte DNA-markør, der er methyleret. På verdensplan er det varierende hvilket procent cut-off, der bruges til at bestemme, om patienten betegnes som methyleret eller umethyleret. Men alt afhængigt af om man havner i kategorien methyleret eller umethyleret kan den mest optimale behandling udpeges.
Med andre ord bliver profileringen altså et diagnostisk redskab til at opnå et bud på prognose og respons på en behandling.
Metoden går ud på at måle på methylering, dvs. små ændringer af arvematerialebyggestenen cytosin i udvalgte DNA-sekvenser i genomet. Methylering er med andre ord en epigenetisk modifikation, typisk af cytosinbasen. I dag er det ikke muligt med gængse instrumenter og metoder direkte at måle, om DNA’et er methyleret. Derfor gennemføres traditionelt en kemisk konvertering, hvor der skabes to forskellige DNA-sekvenser, afhængigt af om DNA’et er methyleret eller ej. Det konverterede DNA amplificeres via PCR (polymerase chain reaction) og analyseres enten direkte under amplificeringen eller ved en sekventering af det amplificerede DNA. På figuren nedenfor er dette ‘Gold standard methods’. Den kemiske konvertering er dog problematisk, fordi det tager en hel arbejdsdag at udføre. Den kemiske konvertering ødelægger også store mængder af DNA’et, hvilket er et stort problem i f.eks. hjernekræft, hvor biopsierne i forvejen typisk er meget små. Dette er en betydelig begrænsning for udbredelse og anvendelse af methyleringsanalyser ude på klinikkerne. Den nye metode gør, at der kan måles direkte på DNA’et uden nogen form for kemisk konvertering (workflow illustreret som ‘Novel method’). De to trin der anvendes (oprensning og PCR) er præcis de samme trin som anvendes, når en patient f.eks. testes for corona. I PCR’en måles der på lys (flouresence), der udsendes fra prøven. Hvis DNA’et er methyleret amplificeres det og mængden af lysudsendelse fra prøven stiger. Metoden vil derfor meget nemt kunne implementeres i stor skala. Metoden er udviklet på baggrund af en markør (udvalgt DNA-sekvens), som anvendes i behandling af hjernekræft. Mange forskningsgrupper, store som små, har forsøgt at udvikle metoder, hvor den omfattende kemiske konvertering undgås. Det er dog klart, at dette har været en nærmest umulig opgave, især hvis der skal analyseres for methylering via PCR, som kræver en eller anden form for forbehandling af DNA’et. Dette problem er løst af Kamilla Kolding Bendixen – derfor er forskningen banebrydende.Sådan virker den nye profileringsmetode
»Normalt vil man både tilbyde patienter strålebehandling og kemoterapi for at være på den sikre side. Men hvis kemoterapi ikke gavner bekæmpelsen af den konkrete kræftform, kan det give patienten en øget livskvalitet og i sidste ende mere levetid ved at slippe for nyttesløs kemoterapi, som er hårdt for kroppen,« siger Kamilla Kolding Bendixen ifølge en artikel på sdu.dk.
Kamilla Kolding Bendixen fastslår over for Ingeniøren, at testresultaterne er meget valide:
»Der er slet ingen tvivl om, at metoden virker. Vi har valideret metoden på flere patientprøver, som tidligere er blevet analyseret med gold-standard metode, og der var god overensstemmelse mellem gold standardmetoden og min metode,« siger hun og tilføjer, at der selvfølgelig stadig er lidt optimering og yderligere validering, der skal foretages, før et produkt er helt klart, men der er ikke lang vej igen.
Fra to dage til to timer
I dag er det en meget langsommelig og dyr proces at få svar på, hvilket fingeraftryk hjernekræften har. Det tager typisk to-tre dage.
Samtidig er metoden så hård ved DNA’et i prøverne, at mange prøver bliver ødelagt undervejs. Derfor er der også mange patienter, som slet ikke tilbydes testen, der sikrer dem målrettet behandling.
»I min metode skal prøven gennem to maskiner. Den sidste maskine analyserer, hvilke gener der er tændte og slukkede i kræftcellerne, og på den måde afsløres kræftcellernes fingeraftryk,« siger Kamilla Kolding Bendixen.
Opbygger nu teknisk afdeling
Kamilla Kolding Bendixen har skrevet specialet i samarbejde med biotek-virksomheden PentaBase, som har ansat hende til at opbygge en teknisk afdeling. PentaBase har store forventninger til hendes nye testmetode, som giver et svar på blot to timer.
»Vi mener at opdagelsen er banebrydende. Det er ikke et konkret lægemiddel men en grundforskningsopdagelse, som sjældent gøres af mindre private virksomheder,« siger direktør Ulf Christensen fra PentaBase til sdu.dk og fortsætter:
»Vi forventer os en helt ny produktserie, som vil være den mest innovative, vi har bragt på markedet indtil videre. Vi håber at denne produktserie kan revolutionere måden, hvorpå man laver epigenetiske målinger, og give ny viden om epigenetik og dens anvendelser for menneskers ve og vel.«
PentaBase forventer at have den nye testmetode på markedet inden for et år. Samtidig øjner virksomheden et stort udviklingspotentiale.
Metoden kan ifølge forskerne fuldstændig ændre den måde, hvorpå man i dag følger aldring og monitorering af kræft og andre sygdomme, som opstår over tid.
Testen er anvendt på tumor-biopsier fra hjernekræft, men ifølge Kamilla Kolding Bendixen kan metoden helt sikkert anvendes på andre kræftformer.
»Derudover vil vi også arbejde videre med at overføre metoden fra tumorbiopsi til blodprøve. Jeg forventer, at vi kan udvikle på metoden, så vi i fremtiden kan diagnosticere kræftformer sikkert ved hjælp af en blodprøve,« siger Kamilla Kolding Bendixen til sdu.dk.
