Först kom en atlas över vår arvsmassa, och sedan kartlades proteinerna. Nu har svenska forskare undersökt uttryck av gener och proteiner i 17 olika cancerformer. Det möjliggör en tidigare upptäckt och en mer individanpassad behandling av cancer.
Publicerad:
I Fredrik Ponténs kontor på Rudbecklaboratoriet i Uppsala står ett mikroskop bredvid datorn. På skrivbordet ligger några objektglas med infärgade vävnadsprover för analys.
– Det är så här vi diagnosticerar cancerfall just nu: vi tittar i mikroskop och letar efter synliga cellförändringar för att kunna ställa en cancerdiagnos. I vissa fall kompletterar vi med mer molekylära tester, förklarar han.
Mer information
Genom att använda samma metoder som i den nya canceratlasen skulle man potentiellt kunna få mycket mer information av varje patientprov. Det skulle bidra till en bättre klassificering och i slutändan till en bättre diagnos och bättre behandling av cancer.
– I dag kan vi se vilka proteiner som uttrycks i olika patienters olika tumörer och vad det i sin tur säger om överlevnaden. Vi kan titta på proteinuttrycket i hela tumören, i stället för enbart i enstaka celler, det blir mer heltäckande information. Vi kan lära oss mönster som vissa tumörer visar och kan koppla det till hur exempelvis en elakartad tumör är och hur den skulle kunna svara på en viss typ av behandling.
Att skapa en karta
Canceratlasen är en viktig del och en vidareutveckling av proteinatlasen, Human Protein Atlas, som innehåller information om gen och proteinuttryck i normala organ och vävnader.
– Arbetet med proteinatlasen började som ett pilotprojekt efter kartläggningen av den mänskliga arvsmassan. Mathias Uhlén, professor vid KTH, kom på idén att även kartlägga proteinerna, alltså genuttrycket.
Han är skicklig på att framställa rekombinanta antikroppar och kunde därför börja med det projektet, berättar Fredrik Pontén.
Nu har han och hans kollegor använt dessa antikroppar för att undersöka genuttryck i vävnader, celler och nu cancerceller. Att det heter just ”atlas” beror på att forskarna hela tiden använder ordet ”kartläggning”. Resultatet av arbetet blir många kartor som tillsammans blir en atlas. Protein-atlasen är en bra bas för jämförelse med cancervävnad, alltså canceratlasen.
Blodprov för biomarkörer
Canceratlasen kan bli ett viktigt verktyg för att upptäcka så kallade biomarkörer, tydliga förändringar av antingen gener eller proteiner som är enkla att mäta i tumörvävnad eller till exempel genom att ta ett blodprov.
Fredrik Pontén tror inte riktigt att det kommer att vara möjligt att bota alla patienter med en avancerad cancer, däremot kan en tidigare upptäckt och mer specifik behandling till följd av nya cancerbiomarkörer vara av stort värde för att många patienter kan överleva sin cancersjukdom.
– Sådana cancerbiomarkörer kan implementeras i sjukvården och på så sätt bli en förbättring för patienter. Tidig upptäckt av cancerceller, innan de har fått egenskaper som betyder att de kan slå ut immunsystemet och sprida sig, skulle dramatiskt minska risken att dö i cancer.
Bioinformatiker istället för patologer
Varje cancerfall är unikt och det kommer alltid att krävas noggrann analys av både varje enskild tumör och patient. I framtiden kan det vara en bioinformatiker som tolkar data från en tumör i stället för en patolog som tolkar en bild i mikroskopet, som det är i dag. Trots möjligheterna att kunna analysera mycket data på kort tid betyder det inte automatiskt att diagnosen bara är ett knapptryck bort, påpekar Fredrik Pontén.
– Förut krävdes skickliga patologer som kan analysera prover, nu kommer det att behövas kunniga bioinformatiker.
Superdatorn vid SciLife Lab har haft stor betydelse för arbetet med canceratlasen.
– Vår studie visar styrkan i att utnyttja mycket stora datamängder inom medicinsk forskning med potential att förändra hur medicinsk forskning bedrivs, kommenterar Mathias Uhlén i ett pressmeddelande från Uppsala universitet.
Fylla på databasen
Just nu omfattar canceratlasen 17 olika cancerformer, Fredrik Pontén och hans kollegor undersöker möjligheten att göra samma typ av kartläggning för fler cancerformer och då särskilt för mer sällsynta typer av tumörer.
– Just nu är till exempel inte leukemier med, det fanns helt enkelt för lite data.
I dessa fall blir det viktigt att jobba med data från väldefinierade patientgrupper, det behövs bra prover och patientdata från väldesignade studier. Sverige är genom insamling av både prover i biobanker och registerdata bra på detta. Ett annat projekt för framtiden är att förfina datan som finns och lägga till exempelvis information om genetiska förändringar, som mutationer.
– Att kombinera och kunna dyka in i stora mängder data på det sättet ger oss mer kunskap hur cancer uppstår, vad som driver den och vad vi kan angripa. Visionen är att på det sättet bidra till en bättre diagnostik och behandling.
Cancer: Slumpmässiga mutationer och miljöpåverkan
Cancer beror delvis på slumpmässiga mutationer, alltså genetiska förändringar, i vår arvsmassa. Vissa av dessa kan, ibland tillsammans med andra faktorer som exempelvis livsstil eller annan miljöpåverkan, leda till uppkomsten av cancer. Många stora studier går ut på att kartlägga genetiken bakom olika sjukdomar. Det är en viktig ledtråd i jakten på sjukdomsmekanismerna, men inte hela svaret, menar Fredrik Pontén.
– Det viktiga är att känna till konsekvensen av mutationer, till det hör förändrade proteinuttryck och hur dessa proteiner i sin tur kan styra viktiga processer i cellen, påpekar han.
Canceratlasen
- Totalt analyserades data från 17 cancerformer från totalt mer än 8 000 patienter.
- Forskarna använde befintlig data från resursen The Cancer Genome Atlas (TCGA) – totalt 2,5 petabytes.
- I analysen togs även hänsyn till överlevnad och atlasen innehåller så kallade ”interactive survival scatter plots” som visualiserar korrelationen mellan uttryck av ett visst protein i en enskild patients cancer och överlevnad.
- Canceratlasen innehåller mer än 5 miljoner bilder.
- Allt finns fritt tillgängligt på www.proteinatlas.org/humanpathology.
All data från både protein- och canceratlasen finns tillgänglig online och det ska vara lätt att använda för forskare i hela världen. Proteinatlasen har upp till 200 000 besök varje månad.
– Dagligen kommer det ut flera publikationer som bygger på någon av våra antikroppar eller den information som vi visar i vår databas. Det är mycket tillfredsställande att kunna erbjuda en unik öppen resurs för alla forskare, kommenterar Fredrik Pontén.
Originalpublikationen: Uhlen et al, Science 357, 660 (2017)
TEXT: Natalie von der Lehr
