Polyamine analogues inhibit neuroblastoma cell growth

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Summary in Swedish Populärvetenskaplig sammanfattning Neuroblastom uppstår ur omogna nervceller i binjurarna eller i nervvävnaden bredvid ryggraden och är den vanligaste extrakraniala solida tumörformen hos barn. Varje år drabbas ca 10-15 barn i Sverige och sjukdomen uppkommer vanligast hos barn under 4 år. Trots enorma framgångar med behandlingsformer, så som cytostatika och kirurgi, dör många i sjukdomen vilket gör den till den mest svårbotade tumörformen hos barn. Det sätt vilket neuroblastom växer är ovanligt och svårberäkneligt, vilket leder till att prognosen växlar beroende på barnets ålder vid diagnos, var cancern har uppstått och om den har metastaserat. Neuroblastom behandlas genom operation, strålning och cellgiftsbehandling i olika kombinationer beroende på tumörens klassificering. Tumörerna klassificeras som lågrisk, intermediär risk samt hög-risk baserat på barnets ålder, tumörspridning och vissa prognostiska faktorer som amplifiering av ex. onkogenen MYCN. Hög-risk patienter behandlas aggressivt med olika cytostatika som cyclofosfamid, cisplatin, carboplatin, vincristin, doxorubicin och etoposid. Trots aggressiv behandling är prognosen för barn med hög-risk neuroblastom fortfarande dålig. Det gäller att finna nya cellgiftbehandlingar som kan användas ensamma eller i kombination med dem som redan används. En sådan grupp av nya cellgifter är polyaminanaloger och polyaminhämmare. Polyaminanaloger och polyaminhämmare har visat lovande anticanceregenskaper i försök med cellinjer och xenograftmodeller och det pågår flera kliniska försök med polyaminanaloger, främst i USA men även i Europa. Flera studier med polyaminanaloger där man har behandlat olika celltyper har resulterat i celldöd. Polyaminerna – putrescin, spermidin och spermin – är livsnödvändiga för alla levande celler då de reglerar celltillväxt, differentiering och celldöd. Polyaminerna är positivt laddade joner vilket gör att de binder in till olika negativt laddade molekyler i cellen, t ex DNA, RNA och proteiner. Bildningen och nedbrytning av polyaminer är strikt reglerade processer i cellen, vilket tyder på att det är av största vikt för cellen att ha kontrollerade nivåer av polyaminer. I mina studier har humana neuroblastomcellinjer använts som modellsystem för att undersöka om polyaminanaloger har en påverkan på celltillväxt och apoptos. Jag har behandlat neuroblastomceller med syntetiskt framställda substanser som efterliknar cellens eget spermin, s.k. sperminanaloger. Sperminanaloger tas upp via cellens transportsystem och ansamlas i höga nivåer i cellen. Cellen tror då att den har höga nivåer av spermin. Detta leder i sin tur till att cellen påbörjar nedbrytning av polyaminerna. Nivåerna av de naturligt förekommande polyaminerna sjunker drastiskt och cellen får polyaminbrist, men den förblir fylld av sperminanaloger. Sperminanaloger kan inte ta över de naturliga polyaminernas funktion. Resultatet blir att cellen slutar att växa och den kan även dö om nivån av de naturliga polyaminerna blir väldigt låg. Jag har i mina studier använt två tillvägagångssätt för att undersöka hur neuroblastomceller påverkas av behandling med sperminanaloger. I det första blev cellerna behandlade under 72 eller 96 timmar, som motsvarar en behandlingscykel, och i det andra genomgick cellerna 3 behandlingscykler med behandlingsfria perioder mellan varje behandlingstillfälle. Det senare tillvägagångssättet användes för att efterlikna hur man behandlar patienter kliniskt. Jag valde att studera neuroblastomcellinjer som skiljer sig åt genetisk och som visat sig vara olika känsliga för behandling. Ett av syftena med mina studier var att tömma neuroblastomcellerna på polyaminer, vilket uppnåddes genom behandling med sperminanaloger. Polyaminbristen resulterade i tillväxthämning och celldöd, visserligen till olika grad i de olika cellinjerna efter en behandlingscykel. För att förstå mekanismen bakom tillväxthämning och celldöd studerades olika proteiner och vi kunde se ett mönster som förklarade känsligheten efter en behandlingscykel. I kliniken behandlas patienter med flera cykler och som nämnts ovan försökte vi efterlikna det i våra försök med cellinjer. Då fick vi ganska oförväntade men dock spännande resultat. De två olika tillvägagångssätten att behandla resulterade nämligen i olika resultaten. När vi behandlade cellerna under endast en cykel inducerades celldöd den i mindre aggressiva neuroblastomcellinjen, medan den aggressiva neuroblastomcellinjen inte påverkades i lika hög grad. När vi behandlade under tre cykler, avstannade tillväxten hos den mer aggressiva neuroblastomcellinjen vid varje behandling, medan den mindre aggressiva neuroblastomcellinjen fortsatte att växa. Sammantaget visar resultaten att den mindre aggressiva neuroblastomcellinjen hade en förmåga att snabbt utveckla resistens mot behandlingen och det skedde då i de celler som överlevde. Den neuroblastomcellinje som initialt inte visade på lika mycket känslighet utvecklade inte resistens. Vi kan hänföra neuroblastomcellinjernas känslighet till en specifik gen som brukar användas för att klassificera neuroblastom som aggressiv eller icke-aggresiv. Genen heter MYCN. Vi visar här vikten av att genomföra studier som löper under en längre tid och mer efterliknar den typ av behandling som patienter får. Vi visar även att sperminanaloger skulle kunna användas för behandling av aggressiva neuroblastomtumörer med MYCN amplifiering som ofta visar sig vara resistent mot de anticancerbehandlingar som används idag.