A high-throughput pathology approach for further insight into the role of RBM3 as a biomarker of prognosis and chemotherapy response in human cancer

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Allt fler människor drabbas av cancer, som idag är den ledande dödsorsaken globalt. De vanligaste cancerformerna i världen är lungcancer, bröstcancer och tjocktarmscancer och det är störst risk att dö i lungcancer, levercancer och magcancer. Även i Sverige ökar antalet cancerfall, till stor del på grund av att vi lever allt längre och cancer är idag en av våra stora folksjukdomar. Man räknar med att minst var tredje person i Sverige kommer att få en cancerdiagnos under sin livstid. De vanligaste formerna av cancer i Sverige är bröstcancer hos kvinnor och prostatacancer hos män. Andra vanliga cancerformer är hudcancer (exklusive malignt melanom) samt tjocktarmscancer. Vår kropp är uppbyggd av celler och i cellkärnan finns vårt DNA som kan ses som ett ”bibliotek” där vår arvsmassa, d.v.s. våra gener, förvaras. Varje gen bär på en kod utifrån vilken proteinet tillverkas när behov uppstår. Tillverkningen av ett protein börjar med att dess gensekvens kopieras från DNA till RNA i cellkärnan. Därefter transporteras RNA-molekylen ut från cellkärnan till cytoplasman, d.v.s. utrymmet mellan cellmembranet och cellkärnan, där den översätts till ett protein i de s.k. ribosomerna, cellens proteinfabrik. Arvsmassan är densamma i alla våra celler men proteinerna som tillverkas varierar mellan olika celler och olika organ. Proteiner är involverade i otaliga processer i våra celler och ute i kroppen, bland annat i form av enzymer, transportproteiner och lagringsproteiner. Proteiner utgör även en viktig del av immunförsvaret, inte minst i form av antikroppar. Det finns även proteiner som reglerar vilka gener som ska tillverkas. Cellerna i våra kroppar delar sig konstant och ett av de viktigaste stegen innan celldelningen kan ske är när vår arvsmassa dupliceras. Celler dör också på ett noggrant reglerat sätt, bl.a. genom så kallad apoptos. När celler av olika anledningar förlorar sin förmåga till reglerad celldöd och börjar dela sig ohämmat omvandlas de till cancerceller. Detta föregås av flertalet förändringar i arvsmassan, så kallade mutationer, som exempelvis kan uppstå vid felaktig duplicering av arvsmassan i samband med celldelningen. Det finns idag flera sätt att diagnostisera och klassificera cancer. Att mäta nivån av ett specifikt protein i blodet kan vara ett sätt, ett annat tillvägagångssätt är att ta ett vävnadsprov från tumören och undersöka detta i mikroskopet. Man får då en uppfattning om vad för slags tumör det rör sig om och hur elakartad den är, men i vissa fall även information om dess förmåga att svara på olika typer av behandling och hur snabbt den riskerar att återkomma efter behandling. Man vet idag att även om cancerceller liknar varandra i mikroskopet är det ändå en väldigt stor skillnad på deras inneboende aggressivitet, dvs. förmåga att sprida sig, samt känsligheten för olika cellgiftsbehandlingar. Det finns således ett stort behov av förfinad diagnostik för att kunna ge rätt behandling till patienter med mer elakartade tumörer samt undvika överbehandling av patienter med mindre elakartade tumörer. Trots de framsteg som gjorts inom cancerforskningen under de senaste decennierna finns det ännu alltför få kliniskt användbara s.k. ”biomarkörer”, som kan hjälpa till att identifiera viktiga biologiska särdrag hos enskilda tumörer. RBM3 är ett protein som har förmåga att binda till både DNA och RNA. Det är ett protein som uttrycks i samband med kyla och annan stress som cellerna kan utsättas för. Dess funktion är inte helt kartlagd, men man vet att det är ett protein som har förmågan att binda till och påverka vilka andra proteiner som ska tillverkas i cellen. Innan detta avhandlingsarbete påbörjades hade uttrycket av RBM3 endast undersökts i bröstcancer samt äggstockscancer. Resultaten från studierna, som utfördes av vår forskargrupp, visade att patienter vars tumörer uttryckte höga nivåer av RBM3 i cellkärnan hade betydligt bättre överlevnad än patienter vars tumörer hade låga nivåer av RBM3. I studien om äggstockscancer fann man även en koppling mellan höga nivåer av RBM3 och bättre svar på cellgiftsbehandling. Syftet med denna avhandling har varit att närmare undersöka uttrycket av RBM3 och hur detta påverkar prognosen och svar på behandling i några andra av våra vanligaste cancerformer. För detta ändamål har vävnad från tumörerna undersökts i mikroskopet med hjälp av s.k. immunhistokemisk analys, där antikroppsbundet protein visualiseras med hjälp av antikroppar. I det första delarbetet undersöktes uttrycket av RBM3 i primärtumörer (modertumörer) och metastaser (dottertumörer) från 215 patienter med malignt melanom. Vi fann att nivåerna av RBM3 var högre i primärtumörerna än i metastaserna. Vi fann även att patienter vars primärtumörer hade höga nivåer av RBM3 i cellkärnan levde betydligt längre efter diagnos än de patienter vars tumörer helt saknade eller hade låga nivåer av RBM3. I det andra delarbetet undersöktes uttrycket av RBM3 i primärtumörer och normalvävnad från 88 patienter med prostatacancer. Vi fann förhöjda nivåer av RBM3 i vävnad med förstadier till prostatacancer och i cancervävnad jämfört med normal prostatavävnad. Vi fann även att patienter vars primärtumörer hade höga nivåer av RBM3 i cellkärnan levde betydligt längre efter diagnos än de vars tumörer helt saknade eller hade låga nivåer av RBM3. I det tredje delarbetet undersöktes uttrycket av RBM3 i primärtumörer och metastaser, samt normalvävnad och förstadier till cancer, från 173 patienter med cancer i matstrupen och magsäcken. Vi fann betydligt förhöjda nivåer av RBM3 i normal matstrupsvävnad och i vävnad med förstadieförändringar till cancer jämfört med normal magsäcksvävnad och vävnad från primärtumörer. Patienter vars primärtumörer hade höga nivåer av RBM3 i cellkärnan levde dessutom betydligt längre efter diagnos än de vars tumörer helt saknade eller hade låga nivåer av RBM3. I det sista delarbetet undersöktes uttrycket av RBM3 i primärtumörer och metastaser, samt normalvävnad, från 171 patienter med bukspottkörtelcancer. Vi fann betydligt förhöjda nivåer av RBM3 i metastaser jämfört med primärtumörer, medan RBM3 inte alls uttrycktes i normal bukspottkörtelvävnad. I denna studie fann vi ingen koppling mellan RBM3 och längre överlevnad efter diagnos när vi gjorde överlevnadsanalyser av hela patientgruppen. Däremot fann vi att patienter som inte fått cellgiftsbehandling och vars tumörer uttryckte höga nivåer av RBM3 levde betydligt kortare än obehandlade patienter vars tumörer hade låga nivåer av RBM3. Omvänt sågs hos de patienter som fått cellgiftsbehandling och vars tumörer hade höga nivåer av RBM3 en betydligt bättre överlevnad jämfört med de behandlade patienter vars tumörer hade låga nivåer av RBM3. I denna studie undersöktes även uttrycket av ett annat RNA-reglerande protein, HuR, i 172 patienter. I motsats till RBM3 var uttrycket av HuR betydligt högre i primärtumörerna än i metastaserna. Liksom RBM3 var uttrycket av HuR inte heller kopplat till överlevnad i hela patientgruppen. Däremot fann vi att patienter som inte fått någon cellgiftsbehandling och vars tumörer hade höga nivåer av HuR levde betydligt längre än patienter vars tumörer hade låga nivåer av HuR. Sammanfattningsvis har vi kunnat visa att höga nivåer av proteinet RBM3 i malignt melanom, prostatacancer, och cancer i matstrupen och magsäcken är kopplat till förbättrad överlevnad efter diagnos. Detta innebär att RBM3 skulle kunna bli en användbar biomarkör för att identifiera dels patienter med god prognos (högt tumöruttryck av RBM3), som därmed inte behöver cellgiftsbehandling, och dels patienter med sämre prognos (lågt tumöruttryck av RBM3), som behöver mer intensiv behandling för sin cancersjukdom. För patienter med bukspottkörtelcancer har vi däremot funnit att RBM3 är en lovande biomarkör för att identifiera de patienter som har störst nytta av cellgiftsbehandling. Fler studier krävs dock för att bekräfta dessa fynd.