Topptränade celler spårar hjärntumör

Hjärnan innehåller miljardtals hjälpceller som ser till att dina nervceller fungerar. Men hjälpcellerna kan utvecklas till cancer. Nu står forskarna redo med ett kraftfullt vapen mot de sjuka cellerna.

Under ditt kranium arbetar en gigantiskt armé av nervceller. Den består av 86 miljarder soldater – men den är inte överlägsen i styrka. Dold mellan nervcellerna finns en annan armé som kan mäta sig i antal. En armé av olika celler, vars långa, tunna armar vecklar sig runt nervceller och blodkärl: Hjärnans stödjeceller.

Stödjecellerna kontrollerar vilka ämnen som får komma in i och ut ur hjärnan, de förser nervcellerna med energi, ser till att hjärnan kan skicka signaler, styr nervcellernas aktivitet och skyddar hjärnan mot virus och bakterier.

De är fullständigt oumbärliga – men kan vända sig mot dig. Omkring sju av 100 000 människor drabbas varje år av elakartad cancer i hjärnan, och hjärnans stödjeceller ligger troligen bakom 80 procent av fallen.

Kræft

År 2018 avled 241 037 människor av hjärncancer världen över.

© Hellerhoff

Mutationer förvandlar dessa viktiga celler till cancerceller och läkarna saknar i dag effektiva vapen för att bekämpa tumörerna. Mindre än tio procent av patienterna lever längre än fem år efter diagnosen. Men nu testar forskare en ny behandling på människor. Den går ut på att forskarna skickar in en grupp topptränade immunceller i patienten och de första resultaten ser hoppingivande ut: Den målsökande elitstyrkan söker upp hjärntumören och går till angrepp mot cancercellerna.

Barriär bromsar medicin

Hjärnans stödjeceller omfattar ett flertal olika celltyper, bland annat immunceller kallade mikroglia, så kallade oligodendrocyter (som fungerar som isolering kring hjärnans elektriska kretsar) samt astrocyter (som noga styr vilka ämnen nervcellerna har tillgång till). Dessutom innehåller hjärnan olika typer av stamceller som bland annat levererar nya stödjeceller.

Stjärnceller styr hjärnan

De skyddar, skaffar näring och städar upp. Stjärnformade celler, så kallade astrocyter, är oumbärliga för din hjärnas aktivitet.

  • Cellarmar vaktar hjärnans ingång

    Astrocyterna reglerar mängden blod i hjärnans blodkärl och hjälper till att styra vilka ämnen som passerar från blodet in till hjärncellerna.

  • Energidepå utfodrar nerverna

    Astrocyterna lagrar glukos och kan omvandla det till laktat. När hjärnan saknar energi friger astrocyterna laktat, vilket nervcellerna använder som bränsle.

  • Dammsugare städar upp i hjärnan

    Nervcellerna friger signalsubstanser och joner när de skickar signaler. Astrocyterna städar konstant i hjärnan för att säkerställa att nervcellerna kan genomföra uppgiften.

Mutationer i stamceller eller astrocyter är de vanligaste orsakerna till aggressiva hjärntumörer.

Mutationerna får cellerna att dela sig okontrollerat tills de förstör vävnaden runt dem – vilket i många fall leder till döden. Patienter med hjärntumörer har generellt sett en sämre utgångspunkt än andra cancerpatienter, dels för att det är svårt att operera i hjärnan utan att skada frisk vävnad eller viktiga blodkärl, dels för att hjärnan har ett försvarsverk – den så kallade blod-hjärnbarriären – som stänger ute många läkemedel.

Patienter med den mest aggressiva typen av hjärncancer, glioblastom, lever i genomsnitt i 15 månader efter diagnosen.

Barriären omsluter hjärnans blodkärl och består av tätt sittande celler, som bara låter utvalda ämnen passera från blodet in till hjärncellerna. Särskilt vattenlösliga ämnen som exempelvis salter har svårt att ta sig förbi blod-hjärnbarriären, medan fettlösliga ämnen som syre kan passera förhållandevis enkelt. Barriärens syfte är att säkra de bästa villkoren för hjärnans celler, men den är samtidigt anledningen till att 95 procent av de läkemedel som testas i kampen mot hjärnans sjukdomar slår fel.

Utmaningarna med hjärntumörer är dock inte omöjliga att bemästra. Forskare är nu i full färd med att testa en ny behandling som aktivt söker sig förbi hjärnans barriär och går till angrepp mot cancercellerna utan att skada frisk vävnad.

Forskare tränar immunceller

Läkarna har i dag tre vapen mot hjärntumörer. Det första är kirurgi, som främst används om sjukdomen upptäcks i ett tidigt skede. Eftersom kirurgerna måste vara extremt försiktiga när de opererar kan det vara svårt att avlägsna samtliga cancerceller. Därför kompletteras kirurgin ofta av två andra vapen, strålning och kemoterapi, vars uppgift är att döda de kvarvarande cancercellerna.

Tyvärr är ingen av behandlingarna särskilt effektiv, och bara cirka fyra procent av patienterna med den mest aggressiva formen av hjärntumörer – glioblastom – lever i mer än fem år efter att ha fått diagnosen.

Muterade proteiner ger cancer

Fel i dna skapar nya proteiner. Och de nya proteinerna kan förvandla hjärnans stödjeceller till cancerceller som invaderar och förstör hjärnan.

Fel förändrar cellens dna

Cellen innehåller proteiner som förhindrar cancer. De ser exempelvis till att det inte uppstår fel i dna, så kallade mutationer, när cellen delar sig. Med tiden kan dock mutationer ändå alltid ansamlas i vissa celler. Det resulterar i att viktiga gener förändras eller slås ut av cancer.

Proteiner skapar cancercell

Cellens gener kodar för proteiner, och mutationerna orsakar därför förändringar i cellens proteiner. Det kan innebära att proteiner som tidigare hade till uppgift att förhindra cancer nu är inaktiva, eller att det bildas nya proteiner som kan förändra cellens form eller få den att dela sig okontrollerat.

Tumör förstör hjärnan

Cellen är nu en cancercell och den börjar snabbt att dela sig och bilda en tumör. Tumören rubbar den kringliggande vävnaden och förstör dess funktion – ibland med döden som utgång.

Därför har cancerforskare runt om i världen nu börjat utveckla ett fjärde vapen för läkarna: Immunterapi. Behandlingen använder sig av immunceller för att döda cancern, och en variant av behandlingsformen resulterade 2018 i ett Nobelpris till dess uppfinnare.

Forskarna kan exempelvis injicera ämnen i patienten för att aktivera immuncellerna, eller ta ut immunceller ur patienten och träna dem till att identifiera vissa proteiner på cancercellernas yta. Immuncellerna kan själva söka upp och döda tumören – och skona frisk vävnad på vägen. Metoden har visat sig vara effektiv och flera sorters immunterapi har redan godkänts.

Immunsystemets så kallade T-mördarceller (röda) kan spåra och döda cancerceller (blå).

© Alex T. Ritter et al. 2015

Problemet är att behandlingen sällan lyckas slå ut samtliga cancerceller, och med tiden kommer cancern därför att växa fram igen. En möjlig förklaring är att immuncellerna hittills bara har tränats att identifiera några få proteiner på cancercellerna. Cellerna i en tumör är mycket olikartade och därför finns det ofta några enstaka cancerceller som inte har de proteiner som immuncellerna har tränats att identifiera.

Dessa celler överlever och kan sedan börja bilda en ny cancertumör.En ny sorts immunterapi utvecklad av danska forskare, däribland läkaren Walter Fischer, kan dock vara nära en lösning. Forskarna tränar patientens immunceller till att känna igen fler proteiner på cancercellerna. På så sätt minskar sannolikheten att vissa cancerceller undslipper angreppet. Och behandlingen har redan visat hoppingivande resultat i försök med människor.

Cancertumörer krymper

25 patienter anmälde sig för att pröva Fischers och hans kollegers nya immunterapi. Inga tidigare behandlingar hade effektivt eliminerat deras hjärntumörer, och patienterna hade bara ett par månader kvar att leva. Fischers försök var ett så kallat fas 1-försök, vars primära ändamål är att undersöka biverkningar, och behandlingen omfattade tre injektioner med immunceller under fem månader.

Dessvärre överlevde bara tio av patienterna tillräckligt länge för att genomgå det planerade förloppet. Sju av dem fortsatte behandlingen och fick fler injektioner. Hos en av patienterna slutade cancertumören att växa, och hos tre andra patienter började tumören krympa drastiskt.

Kræft

Walter Fischer och hans kolleger behandlade en 75-årig hjärncancerpatient med tränade immunceller. Efter åtta injektioner under ett och ett halvt års tid hade patientens tumör krympt med 63 procent.

© Alexei F. Kirkin et al./Nature

Det är sällsynt med stora förbättringar hos patienter med framskriden cancer i hjärnvävnaden, och fas 1-försöket visar att den nya immunterapin av allt att döma uppnår målet utan betydande biverkningar. Försöket är inte i närheten av att bevisa att behandlingen är mer effektiv än tidigare behandlingar – det kräver ett större försök – men Walter Fischer är optimistisk.

Han såg hur en äldre kvinna, förlamad av cancern, kunde resa sig ur rullstolen. Undersökningar av hennes hjärna visade att hon 18 månader efter den första injektionen var helt fri från cancerceller. Dessvärre avled hon senare av en hjärtsjukdom. En äldre man gick från att ha en enorm cancertumör i hjärnan till en betydligt mindre. Han kunde spela musik i sin orkester igen. Efter ett par år växte dock tumören tillbaka och tog hans liv.

Tränade immunceller ska rädda hjärnan

Läkaren Walter Fischer och hans kolleger har satt ihop ett banbrytande träningsprogram som lär immunsystemets mördare att söka upp cancerceller djupt inne i hjärnan.

Forskarna aktiverar gener

Forskarna plockar ut så kallade T-hjälparceller från patienten. De cellerna har precis som andra friska celler blockerat de gener som kodar för proteiner kallade CT-antigener. Blockeringen sker via metylgrupper på dna, men forskare tillsätter nu ämnet 5-aza-CdR som avlägsnar metylgrupperna.

Celler imiterar cancerceller

Generna för CT-antigener har nu låsts upp och T-hjälparcellerna börjar producera antigenerna, som bland annat hamnar på cellernas yta. Andra friska celler har inte dessa antigener på ytan, men det har cancerceller– T-hjälparcellerna liknar nu cancerceller.

Hjälparceller tränar mördarceller

Forskarna tillsätter blod från patienten till T-hjälpar-cellerna. En del av blodets så kallade T-mördarceller kan binda sig till CT-antigenerna, och när det sker börjar mördarcellerna dela sig. Till slut finns det en stor grupp mördarceller som kan identifiera antigenerna.

Mördarceller angriper tumören

T-mördarcellerna injiceras i patientens blod. De cirkulerar i blodet och ansamlas vid cancertumören eftersom de känner igen antigenerna på dess yta. Efter att mördarcellerna har bundit sig vid tumören börjar de utsöndra giftiga ämnen som dödar cancercellerna.

Förhoppningen är nu att behandlingen ska fungera ännu bättre på patienter vars cancer inte är lika långt framskriden. Därför är Fischer och hans kolleger nu i färd med ett fas 2-försök, som ska testa immunterapins effekt hos 40 glioblastompatienter som befinner sig på ett förhållandevis tidigt stadium i sina sjukdomsförlopp. I kombination med immunterapin får patienterna även standardbehandlingen med strålning och kemoterapi. För att vara säker på att eventuella förbättringar hos patienter verkligen beror på immuncellerna har forskarna även inkluderat en kontrollgrupp om 20 patienter, som bara får standardbehandlingen.

Många forskare är fortfarande skeptiska till den nya immunterapin, och resultaten från fas 2-försöket inväntas med spänning av alla parter. Fischer och hans kolleger har dock redan insett att deras behandling kan ha brister. De menar att avsaknaden av effekt hos en del patienter i fas 1-försöket kan bero på att cancern går till motangrepp mot immuncellerna. Fenomenet är en utmaning för alla typer av immunterapi – men en ny upptäckt kan kanske vara en lösning.

Genmodifierade immunceller

Hjärntumörer får immunsystemets mördarceller att gömma sig i benmärgen. En ny studie, genomförd av amerikanska och japanska forskare, har visat att patienter med framskriden glioblastom har få av immunsystemets så kallade T-celler i blodet. Däremot ansamlas T-cellerna i patienternas benmärg – vilket leder till att de inte kan bekämpa cancern. Försök på möss visade också att injektioner av nya, pigga T-celler inte löser problemet. Efter 24 timmar hamnade även de i benmärgen. Därmed är problemet i hög grad relevant för Fischers immunterapi och liknande behandlingar.

Kræft

Hos friska personer är det jämvikt mellan antalet T-celler i benmärgen och i blodet. Hos hjärncancerpatienter finns det upp emot 20 gånger fler T-celler i benmärgen än i blodet.

© Shutterstock

Orsaken till det defekta immunförsvaret är att tumören tvingar T-cellerna att avlägsna en särskild receptor kallad S1P1. Receptorn hjälper vanligtvis T-cellerna att hitta från lymfsystemet ut i blodet utan att fastna i benmärgen. För att lösa problemet skapade forskarna genmodifierade T-celler, som inte kunde avlägsna S1P1.

När man injicerade cellerna i cancersjuka möss stannade de i blodet i stället för att gömma sig. Andra sorters genmodifierade T-celler har redan tagits i bruk i kampen mot cancer, så det är inte osannolikt att vi i framtiden kommer att se behandlingar mot hjärntumörer som kombinerar genredigering av S1P1 med Fischers och kollegernas elittränade immunceller.

Video: Genmodifierade immunceller används redan i dag

Läs också:

Hjärnan

Små kanaler ger hjärnan första hjälpen

1 minut
Hjärnan

Artificiell intelligens läser dina tankar

1 minut
Intelligens historie
IQ-test

IQ: Vem uppfann IQ-testet?

2 minuter

Logga in

Fel: Ogiltig e-postadress
Lösenord behövs
VisaDölj

Redan prenumerant? Prenumererar du redan på tidningen? Klicka här

Ny användare? Få åtkomst nu!