Novel predictive response models and analysis techniques for treatment and diagnosis with radiopharmaceuticals
Populärvetenskaplig sammanfattning
Behandling av cancer med radioaktiva läkemedel är en effektiv behandlingsform som ökar i omfattning, både nationellt och internationellt. Resultat som uppnås är minskad tumörbörda, ökad livskvalitet och förlängd livslängd, men det är få som blir botade. Viktiga orsaker till detta är att patienterna ofta får behandling sent i sin sjukdom och att behandlingen sker på ett standardiserat sätt. Detta projekts huvudsyfte är att vi skall få mer individanpassade behandlingar med radioaktiva läkemedel och att upptäcka sjukdomsförekomsten tidigare.
Projektet kommer generera resultat som kan bli användbara för flera behandlingar men de studier som ingår är i huvudsak inriktade på att förbättra två behandlingsformer; en för tumörer som har mottagare för hormonet somatostatin på cellytan och en för levertumörer. Forskningsprojektet är tvärvetenskapligt och innefattar specialister inom medicinsk strålningsfysik, onkologi, klinisk fysiologi, molekylärbiologi, kirurgi, radiologi och patologi.
Det inledande steget innan behandling handlar om att kartlägga tumörförekomsten och avgöra om tänkt behandling är rätt. För att kartlägga tumörernas utbredning i kroppen kan radioaktiva läkemedel användas. En liten mängd radioaktivt läkemedel injiceras i patienten och via blodkärlen transporteras läkemedlet till tumörerna där det tas upp. Detta upptag kan sedan visualiseras med hjälp av s.k. SPECT och PET kameror som ger tredimensionella bilder av det radioaktiva läkemedlets fördelning. Dessa bilder har dock dålig upplösning vilket gör det svårt att upptäcka små tumörer samt bestämma om upptaget är tillräckligt högt och jämnt fördelat, vilka båda påverkar behandlings effektiviteten. I vår forskning har vi utvecklat ny metod för att öka upplösningen i SPECT kameror. Metoden bygger på att vi för varje patient simulerar strålningens väg från patienten till kameran. Denna information används sedan vid skapandet av de tredimensionella bilderna. Våra första resultat visar på en klart förbättrad bildkvalitet. Målet är att vidareutveckla denna bildgenererande metod och att också applicera den för PET kameror. För att ytterligare förbättra detekterbarheten av små tumörer kommer vi att använda ovanstående metod tillsammans med vår nyligen konstruerade statistiska metod, som anger sannolikheten för tumörförekomst.
Med förbättrad bildkvalitet kommer också noggrannheten i stråldosberäkningarna till tumörer och de kritiska organen njure och lever att förbättras. Dessutom kommer troligen stråldosens korrelation till hur vävnaden reagerar att förbättras. Benmärgen är ytterligare ett kritiskt organ vars erhållna dos behöver beräknas noggrant. Men, det har varit svårt att finna pålitliga metoder för att beräkna stråldosen till benmärgen, och man har inte sett något samband mellan den stråldos man beräknat och responsen från benmärgen. Därför har vår forskargrupp utvecklat en ny robust metod för att beräkna stråldos till benmärg, baserad på tvådimensionella bilder, och ett samband mellan stråldos och benmärgsrespons kan ses med denna nya metod. Planen är att förbättra metoden och i förlängningen utveckla den till att kunna användas i tredimensionella bilder.
I projektet ingår också att skapa en tredimensionell modell av hur leverkärlträdet ser ut för att bättre kunna beräkna stråldosvariationer för den småskaliga läkemedelsfördelning som inte är detekterbar med hjälp av SPECT eller PET kameror. I denna teoretiska modell kommer vi att analysera vad som påverkar fördelningen av det radioaktiva läkemedlet och vilken stråldos och respons detta kan resultera i. Detta småskaliga sätt att beräkna stråldos bör innebära förutsättningar att uppnå ett tydligare samband mellan stråldos och biologisk respons.
I de kliniska studierna kommer lämpliga biologiska markörer för individuell strålkänslighet att mätas och analyseras. För de två radioaktiva läkemedlen som studeras kommer vi konstruera responsmodeller som innefattar stråldos, strålkänslighet och patientspecifika faktorer, såsom ålder och övrig sjukdomsförekomst, och kalibrera dem mot uppmätt klinisk respons. Vi förväntar oss att dessa nya responsmodeller tillsammans med de övriga framtagna metoderna för tidigare tumörupptäckt och ökad precision i stråldosberäkningar, kommer att leda till en bättre, mer individanpassad behandling med radioaktiva läkemedel.
Peter Bernhardt, projektansökan 2016:78
Novel strategies for molecular radionuclide imaging and therapy of spread cancer disease, with focus on neuroendocrine tumours and tumours with neuroendocrine features.
Den övergripande målsättningen med projektet är att förbättra möjligheterna för behandling av patienter med spridd tumörsjukdom, främst från neuroendokrina tumörer, med radioaktiva läkemedel.
De flesta neuroendokrina tumörer är maligna och många har spridit sig vid tiden för upptäckt, vilket är orsaken till att det är svårt att bota patienter med dessa sjukdomar. Många tumörer överuttrycker olika receptorer eller transportörer. Studier av behandling med radioaktiva läkemedel som binder sig till dessa receptorer/transportörer har visat sig lovande för flera tumörtyper, men hittills botas få patienter.
Projektet fokuserar på strategier för att antingen öka upptaget av radioaktiva läkemedlet till tumörerna för att öka möjligheten att bota patienterna, eller för att minska upptaget i frisk vävnad för att minska eventuella biverkningar i samband med behandlingen. Studierna bedrivs i form av experimentella försök och kliniska studier på patienter och innefattar flera delar.
Ett delprojekt går ut på att utveckla ett nytt radioaktivt läkemedel för bla en viss typ av hypofystumör men kan även vara lämpligt för behandling av andra tumörformer. Genom att ge radioaktiva läkemedlet enligt att nytt schema (hyperfraktionering) ökar upptag och stråldos till tumörvävnaden utan att öka upptag i frisk vävnad, vilket vi både ska studera vidare och testa på patienter.
En del av projektet fokuserar på kombinationsbehandling, där vi studerar möjligheten till att bota fler patienter genom att kombinera strålbehandling med ett annat läkemedel som ökar strålkänsligheten hos tumörvävnad. Hittills har vi funnit flera mycket intressanta läkemedel som kan ge ökad behandlingseffekt.
En annan del av projektet fokuserar på metoder för att dels bestämma och dels minska eventuella biverkningar av behandlingen. Kliniska studier visar att njurfunktionen kan försämras sent efter denna typ av behandling. Vi försöker finna metoder, bl a biomarkörer, som kan vara användbara för att tidigt förutsäga risk för sena biverkningar.
Vi ska även öka kunskapen för strålningens effekter på tumör- och frisk vävnad. Studierna görs med hjälp av moderna molekylärbiologiska metoder. Resultaten hittills visar på tydliga skillnader efter olika typer av bestrålning och att effekterna är mer komplexa än vad man hittills trott Denna typ av kunskap är mycket värdefull för att designa framtidens strålbehandling.