MetAction: Actionable Targets in Cancer Metastasis – from Bed to Bench to Byte to Bedside, Oslo universitetssykehus (OUS) og Akershus universitetssykehus (AHUS)

Av Anne Hansen Ree, professor II, Klinikk for indremedisin og laboratoriefag, UIO

---

Støttet av Norges forskningsråd

I november 2011 lanserte Forskningsrådet programmet Offentlig initierte kliniske studier på kreftområdet for å øke kunnskapsgrunnlaget for kliniske beslutningsprosesser i kreftbehandling innen viktige temaer som behandlingseffekt, behandlingssikkerhet og kostnadseffektivitet. Dette er også svært aktuelle temaer innen den politiske debatten om prioriteringer i helsetjenesten. Moderne kreftbehandling er kostnadskrevende, og det legges allerede nå, både nasjonalt og internasjonalt, betydelig vekt på å definere riktig behandling til riktig pasient til riktig tidspunkt.

Det multidisiplinære forskningsprosjektet MetAction har sitt utgangspunkt i de sterke forskningsmiljøene innen translasjonell kreftbiologi og –terapi ved Kreftavdelingen og Avdeling for klinisk molekylærbiologi og laboratoriemedisin, Medisinsk divisjon AHUS, og ved Institutt for kreftforskning og kliniske og diagnostiske avdelinger, Kreft-, kirurgi- og transplantasjonsklinikken OUS. Prosjektsøknaden ble evaluert av et internasjonalt fagpanel, slik prosessen bruker være for slike søknader til Forskningsrådet. Stor var gleden da prosjektet ble innvilget for perioden 2012–2016 med en finansieringsramme fra Forskningsrådet på nesten 23 millioner kroner!

I MetAction er den ambisiøse målsetningen å forbedre behandling av metastatisk kreftsykdom gjennom å identifisere metastasespesifikke biomarkører og bruke terapeutika målrettet mot disse regulatoriske mekanismene. For å oppnå dette, er strategien å bringe sammen kliniske og basalbiologiske forskningsmiljøer for å kunne ta i bruk ny kunnskap fra kreftbiologi i molekylært målrettet behandling tilpasset den enkelte pasients sykdom. Således er visjonen å etablere et biologisk begrunnet kontinuum fra pasientens sykdom (Bed) via laboratoriebenken (Bench) og komplekse datasett (Byte) tilbake til den individualiserte pasientbehandlingen (Bedside).

Bred forskning på metastasebiologi og –terapi

Metastatisk kreftsykdom forårsaker betydelig morbiditet og er vanligste årsak til død hos kreftpasienter. Molekylær karakterisering av metastatiske svulster har vist at disse er svært forskjellig fra sin primærtumor, som er biologisk heterogen, og at sykdomsdisseminering oppstår fra spesifikke subkloner i primærtumor [1–4]. Den bærende hypotesen i MetAction-prosjektet er derfor at individualisert behandling av metastatisk sykdom må baseres på molekylære karakteristika i sykdomsmanifestasjonene som truer den enkelte pasient, altså pasientens metastatiske svulster, og målrettes mot sentrale regulatoriske mekanismer i disse lesjonene (figur 1). Dette konseptet står i motsetning til dagens kliniske praksis, som nesten uten unntak bygger behandlingsbeslutning på primærtumorkarakteristika.

MetAction-programmet består av tre delprosjekter. I det kliniske delprosjektet skal vi gjennomføre en utprøvende behandlingsstudie med såkalt n-of-1 studiedesign for pasienter med metastatisk sykdom. Utvikling av nye legemidler rettet mot sentrale molekylære signalveier i svulstvev, og påvisning av molekylære aberrasjoner ved de involverte signalmolekylene med moderne teknologisk og bioinformatisk metodologi, åpner mulighet for slik behandling. Innen denne studiedesignen blir et objektivt kriterium (i dette tilfellet den metastatiske svulstens molekylære profil) først bestemt hos hver enkelt studiepasient, som deretter er sin egen kontroll for behandlingsprinsippet (det biologisk målrettede medikamentet) som skal utprøves [5]. Detaljer om praktiske forhold ved studieopplegget og –gjennomføring er beskrevet under.

Et eksplorativt delprosjekt innen MetAction går ut på å karakterisere i detalj den molekylære konstitusjon, i vid forstand, i metastatiske svulster fra pasienter med disseminert sykdom fra bryst- og kolorektalkreft og malignt melanom. Disse tumorformene er valgt delvis fordi prosjektgruppen har sterk vitenskapelig kompetanse innen disse feltene, og delvis fordi det gjennom en årrekke er etablert og i prosjektperioden foregår innsamling av store biobanker med tilhørende validerte pasientdatabaser innen disse kreftsykdommene ved de deltakende institusjonene. Som en tredje del av prosjektstrategien skal det utvikles computerbaserte integrerte analyser for å systematisere molekylære og kliniske data gjennom anvendelse av såkalt systembiologisk metode. Formålet er å forstå den biologiske kompleksiteten og årsak til behandlingssvikt ved metastatisk kreftsykdom.

For teknologisk å kunne gjennomføre dette forskningsprosjektet, vil prosjektgruppen benytte aktuelle metodeplattformer på kjernefasiliteter for DNA-sekvensering, genomvariasjon og bioinformatikk ved OUS. Ved AHUS er det etablert teknologi for DNA-sekvenseringsanalyse (Ion Torrent Personal Genome Machine), som vil bli benyttet i den kliniske behandlingsstudien slik denne teknologien tilsvarende er brukt ved en rekke kreftsentra internasjonalt, og for analyse av kinaseaktivitet i vevsprøver (Tyrosine Kinase PamChip Array), som er tenkt spesifikt anvendt for funksjonell karakterisering av sammensatte, aktiverte signalveier i metastaserende svulster [6–8]. I det eksplorative delprosjektet vil det bli lagt vekt på å analysere det metastatiske svulstvevet på ulike molekylære nivåer gjennom å undersøke DNA-variasjoner og endret ekspresjon og aktivitet av proteiner i sentrale signalveier, og lovende kandidatmarkører vil bli validert i eksperimentelle modellsystemer [8–10].

Tabell 1. Medikamenter som kan brukes i den kliniske behandlingsprotokollen i MetAction-prosjektet.
Medikament	’Actionable target(s)’	Biomarkør(er)	Valideringsmetode(r)
cetuximab	EGFR	KRAS-BRAF villtype	gensekvensering
panitumumab	EGFR	KRAS-BRAF villtype	gensekvensering
gefitinib	EGFR	EGFR-mutasjoner	gensekvensering
erlotinib	EGFR	EGFR-mutasjoner	gensekvensering
trastuzumab	HER-2	ERBB2-amplifikasjon, HER2-ekspresjon	FISH, immunhistokjemi
lapatinib	HER-2	ERBB2-amplifikasjon, HER2-ekspresjon	FISH, immunhistokjemi
vemurafenib	RAF	BRAF-mutasjon	gensekvensering
crizotinib	ALK, MET	ALK rearrangement, MET-amplifikasjon	FISH
imatinib	KIT, BCR/ABL, PDGFR	BCR/ABL-translokasjon, KIT-ekspresjon	PCR, immunhistokjemi
dasatinib	BCR/ABL, SRC	BCR/ABL-translokasjon	PCR
nilotinib	BCR/ABL	BCR/ABL-translokasjon	PCR
bevacizumab	VEGF	for tiden ingen i rutinebruk	for tiden ingen i rutinebruk
sunitinib	PDGFR, VEGFR, KIT	for tiden ingen i rutinebruk	for tiden ingen i rutinebruk
sorafenib	PDGFR, VEGFR, RAF	for tiden ingen i rutinebruk	for tiden ingen i rutinebruk
axitinib	PDGFR, VEGFR, KIT	for tiden ingen i rutinebruk	for tiden ingen i rutinebruk
regorafenib	PDGFR, VEGFR, KIT, RAF, RET	for tiden ingen i rutinebruk	for tiden ingen i rutinebruk
temsirolimus	mTOR	for tiden ingen i rutinebruk	for tiden ingen i rutinebruk
everolimus	mTOR	for tiden ingen i rutinebruk	for tiden ingen i rutinebruk
For medikamentene i øvre del av tabellen fins definerte biomarkører for virkningsmekanisme og også etablert metodologi for validering av identifiserte molekylære aberrasjoner. For de øvrige medikamenter pågår omfattende forskningsaktivitet internasjonalt for å identifisere og validere slike biomarkører. Forkortelser: FISH, fluorescens in situ-hybridisering; PCR, polymerase kjedereaksjon.

Utprøvende behandlingsstudie

For utprøvning av biologisk målrettede legemidler ved metastatisk kreft må ny type studiedesign etableres. Behandlingsstudier med randomiserte pasientgrupper og totaloverlevelse som hardt endepunkt er ikke egnet til å skaffe evidens for betydningsfull effekt, ei heller relevante behandlingskostnader. Med slik tradisjonell studiedesign vil behandlingsrespons hos enkeltpasienter med sammenfall mellom en bestemt biomarkør og tilhørende biologisk målrettet medikament “drukne” blant manglende effektutfall hos pasienter hvor slik korrelasjon ikke fins. N-of-1 kan i dette tilfellet være en alternativ studiedesign [5].

Behandlingsprotokollen i MetAction har fått tittelen Actionable Target Identification in Metastatic Cancer for Palliative Systemic Therapy. Det er første gang en onkologisk behandlingsstudie med n-of-1 design skal gjennomføres i Norge, og de studieansvarlige (se under) innen prosjektgruppen er for tiden i aktiv dialog med Statens legemiddelverk for å sikre at studien ivaretar pasientsikkerhet og dermed kan bli godkjent. Vi arbeider også med å få på plass praktiske logistikkløsninger ved de to studiesentrene, Kreftavdelingen AHUS og Avdeling for kreftbehandling OUS med tilhørende forskningslaboratorier og avdelinger innen radiologi og patologi.

I denne studien skal vi kun benytte allerede godkjente medikamenter, altså i godkjente doseringer og med kjente bivirkningsprofiler, på bakgrunn av molekylære biomarkører vi identifiserer i studiepasientenes metastatiske svulster. Medikamentene vi velger vil således bli brukt på ikke-godkjente indikasjoner. Som eksempel kan man tenke seg at vi finner ERBB2-amplifikasjon i levermetastatiske lesjoner hos studiepasient med primær rektalkreft, som da vil få tilbud om behandling med “brystkreftmedikamentet” trastuzumab. Fordi denne strategien forutsetter at de biologisk målrettede medikamentene som skal benyttes har definerte biomarkører for virkningsmekanisme (for eksempel ERBB2-amplifikasjon ved bruk av trastuzumab) og også metodologi for validering av identifiserte molekylære aberrasjoner (for eksempel fluorescens in situ-hybridisering ved ERBB2-amplifikasjon), ender vi opp med det som for tiden er i overkant av ti godkjente legemidler til potensiell bruk (tabell 1). Med den raske utviklingen på dette feltet, er det all grunn til å tro at listen over aktuelle legemidler øker i løpet av gjennomføringen av studien.

Vi håper å kunne være i gang i løpet av høstsemesteret 2013, men dette forutsetter at alle godkjenninger snart kan være på plass i denne “pionérstudien” (i den forstand at ingen andre tidligere har gjort noe lignende her i landet). I og med Forskningsrådets bevilgning til forskningsprosjektet vil behandlingsstudien i prinsippet være åpen for pasienter fra hele landet. Man vil trenge henvisning fra sin behandlende onkolog til ett av de to studiesentrene for vurdering av om man fyller inklusjonskriterier (tabell 2). Enhver pasient med metastatisk sykdom fra solid tumor og som ikke lenger har effekt av standardbehandling kan være med i studien. De studieansvarlige kan kontaktes fra onkologiske fagmiljøer om studieprotokoll og pasientinformasjon når dette er endelig godkjent.

MetAction-prosjektet har ikke gått upåaktet hen [11]. Det er hyggelig å få blest når man har arbeidet hardt med å skaffe midler til et omfattende forskningsprosjekt – og ikke minst er dette viktig for mulighet til å innhente ytterligere, nødvendig finansiering. Men det var noe sjokkartet å bli forsidepiker i landets største avis (figur 2)! Ingen i prosjektledelsen turte gå på Narvesen den aktuelle fredagen, for å si det sånn…!

Tabell 2.
Sentrale kriterier for behandling i protokollen Actionable Target Identification in Metastatic Cancer for Palliative Systemic Therapy.
1.	Pasienten har metastatisk kreftsykdom med progresjon i henhold til Response Evaluation Criteria in Solid Tumors (RECIST) på minst ett forutgående regime med palliativ systemterapi for sin avanserte sykdom, og har ikke kontraindikasjoner mot repetert biopsering av metastatisk targetlesjon. Pasienten har stått på forutgående behandlingsregime i minst seks uker.
2.	Pasientens forventede gjenværende levetid er lengre enn tre måneder.
3.	Pasienten er i Eastern Cooperative Oncology Group (ECOG)-status 1 eller bedre.
4.	Pasienten har adekvat benmargsfunksjon uten bruk av koloni-stimulerende faktor-behandling.
5.	Pasienten har adekvat lever- og nyrefunksjon.
6.	Pasienten har ikke metastatisk sykdom fra mer enn én krefttype.
7.	Pasienten har ikke ubehandlet eller symptomgivende hjernemetastatisk sykdom.
8.	Pasienten fyller ikke spesifikke eksklusjonskriterier knyttet til eventuelt studiemedikament som blir valgt.
9.	Pasienten må avgi skriftlig signert, informert samtykke for studiedeltakelse både hva gjelder screeningsprosedyrer og eventuelt studiemedikament som blir valgt.

Multidisiplinær kreftforskning

Prosjektgruppen er satt sammen av fagpersoner med ulik og komplementær kompetanse for å kunne etablere det nødvendige multidisiplinære kunnskapsgrunnlaget. Dette er helt i tråd med internasjonale anbefalinger. Således består gruppen av basalforskere, bioinformatikere og statistikere, samt en rekke medisinske spesialister (patologer, radiologer, kreftkirurger, onkologer), og de involverte fagmiljøene er lokalisert ved ulike avdelinger ved AHUS og OUS.

Vi mener prosjektet utvilsomt vil bidra til å bygge nasjonalt og internasjonalt etterspurt ekspertise innen individualisert kreftbehandling. Innen rammen av dette inneholder forskningsprosjektet flere elementer av antatt stor vitenskapelig betydning. For det første vil det generere og implementere ny kunnskap om metastasespesifikke biomarkører og ‘actionable targets’ i pasientens metastatiske sykdom i den kliniske behandlingen. Videre er prosjektet translasjonelt og multidisiplinært oppbygget og involverer begge universitetssykehusene ved Universitetet i Oslo. Prosjektet har fått støtte fra internasjonalt velrenommerte fagmiljøer. For å kunne realisere konseptet individualisert behandling av metastatisk kreftsykdom, er det helt nødvendig å utdanne “translasjonsleger”, altså kliniske spesialister (onkologer, kreftkirurger) og spesialister innen diagnostikk (radiologer, patologer), som har kontinuerlig oppdatert kunnskap om basale sykdomsmekanismer på molekylærbiologisk og funksjonelt nivå. Vi mener prosjektet er enestående for dette formålet og at forskningsaktiviteten således også vil gi stor samfunnsnytte.

MetAction prosjektledelse

Denne består av to basalforskere, en kreftkirurg og en onkolog:

• Gunhild M. Mælandsmo, Institutt for kreftforskning OUS; prosjektleder
• Anne-Lise Børresen-Dale, Institutt for kreftforskning OUS; prosjektleder
• Kjersti Flatmark, Institutt for kreftforskning og Avdeling for gastroenterologisk kirurgi OUS; nestleder
• Anne Hansen Ree, Kreftavdelingen AHUS; nestleder

Studieansvarlige for den kliniske behandlingsprotokollen

Disse er to onkologer og en kreftkirurg:

• Anne Hansen Ree, Kreftavdelingen AHUS; Principal Investigator
• Svein Dueland, Avdeling for kreftbehandling OUS; Principal Investigator
• Kjersti Flatmark, Avdeling for gastroenterologisk kirurgi OUS; National Coordinator

Referanser

1. Marusyk A, Almendro V, Polyak K. Intra-tumour heterogeneity: a looking glass for cancer? Nat Rev Cancer 2012; 12, 323–34.
2. Aparicio S, Caldas C. The implications of clonal genome evolution for cancer medicine. N Engl J Med 2013; 368, 842–51.
3. Russnes HG, Navin N, Hicks J, Borresen-Dale AL. Insight into the heterogeneity of breast cancer through next-generation sequencing. J Clin Invest 2011; 121, 3810–8.
4. Nik-Zainal S, Van Loo P, Wedge DC, Alexandrov LB, Greenman CD, Lau KW, Raine K, Jones D, Marshall J, Ramakrishna M, Shlien A, Cooke SL, Hinton J, Menzies A, Stebbings LA, Leroy C, Jia M, Rance R, Mudie LJ, Gamble SJ, Stephens PJ, McLaren S, Tarpey PS, Papaemmanuil E, Davies HR, Varela I, McBride DJ, Bignell GR, Leung K, Butler AP, Teague JW, Martin S, Jonsson G, Mariani O, Boyault S, Miron P, Fatima A, Langerod A, Aparicio SA, Tutt A, Sieuwerts AM, Borg A, Thomas G, Salomon AV, Richardson AL, Borresen-Dale AL, Futreal PA, Stratton MR, Campbell PJ; Breast Cancer Working Group of the International Cancer Genome Consortium. The life history of 21 breast cancers. Cell 2012; 149, 994–1007.
5. Ree AH. Individualisert behandling av metastatisk kreft. Tidsskr Nor Laegeforen 2012; 132, 2358–9.
6. Saelen MG, Flatmark K, Folkvord S, de Wijn R, Rasmussen H, Fodstad Ø, Ree AH. Tumor kinase activity in locally advanced rectal cancer: angiogenic signaling and early systemic dissemination. Angiogenesis 2011; 14, 481–9.
7. Ree AH, Kristensen AT, Saelen MG, de Wijn R, Edvardsen H, Jovanovic J, Abrahamsen TW, Dueland S, Flatmark K. Tumor phosphatidylinositol-3-kinase signaling and development of metastatic disease in locally advanced rectal cancer. PLoS One 2012; 7, e50806.
8. Lindholm EM, Kristian A, Nalwoga H, Krüger K, Nygård S, Akslen LA, Mælandsmo GM, Engebraaten O. Effect of antiangiogenic therapy on tumor growth, vasculature and kinase activity in basal- and luminal-like breast cancer xenografts. Mol Oncol 2012; 6, 418–27.
9. Kristensen VN, Vaske CJ, Ursini-Siegel J, Van Loo P, Nordgard SH,Sachidanandam R, Sørlie T, Wärnberg F, Haakensen VD, Helland Å, Naume B, Perou CM, Haussler D, Troyanskaya OG, Børresen-Dale AL. Integrated molecular profiles of invasive breast tumors and ductal carcinoma in situ (DCIS) reveal differential vascular and interlaukin signaling. Proc Natl Acad Sci USA 2012; 109, 2802–7.
10.  Magnussen GI, Holm R, Emilsen E, Rosnes AK, Slipicevic A, Flørenes VA. High expression of Wee1 is associated with poor disease-free survival in malignant melanoma: potential for targeted therapy. PLoS One 2012; 7, e38254.
11. http://www.forskningsradet.no/no/Nyheter/Tester_skreddersydd_kreftbehandling/1253984175483