Mikroalger til medisin; krefthemmere

Transkript

1 Mikroalger til medisin; krefthemmere Kari Skjånes og Hanne Skomedal Bioforsk Jord og Miljø og Plantehelse

2 Agenda Hvorfor mikroalger som krefthemmere Kreftutvikling Potensiale Hva kan utvikles Hvordan utvikle et algeprodukt Pågående aktiviteter

3 Agenda Hvorfor mikroalger som krefthemmere Kreftutvikling Potensiale Hva kan utvikles Hvordan utvikle et algeprodukt Pågående aktiviteter

4 Kreft; økende behov for behandling Det finnes mer enn 100 kreftformer; alle deler av kroppen kan rammes En av de største årsaker til sykdom og død (2012) 14 millioner nye tilfeller 8.2 millioner kreftrelaterte dødsfall Antall nye tilfeller forventes å øke til ca 22 millioner i løpet av de to neste tiår

5 Hvorfor øker # krefttilfeller? Kreftinsidens øker med alder Påvirkning av kreftfremkallere over tid Reparasjonsmekanismer dårligere jo eldre vi blir Vi blir stadig eldre (Molecular Biology of the Cell Ed. Bruce Alberts et al)

6 Årsaker til kreft Genetisk disposisjon Fysisk kreftfremkallende agens (UV/ioniserende stråling) Kjemiske kreftfremkallende stoffer (Asbest, tobakk, aflatoksin, arsenikk) Biologiske karsinogener (Virus, bakterier, parasitter)

7 Hvorfor mikroalger som krefthemmere? Over tid utvikling ofte resistens mot kjemoterapi; pasienten responderer ikke lenger på behandling Resistens kan overvinnes ved å bruke en kombinasjon av kjemiske stoffer med ulik virkemekanisme og ulike bivirkninger Stoffer isolert fra nye kilder som alger har potensielt ulik virkningsmekanisme fra klassiske cytostatika Mikroalger produserer stoffgrupper med potensielt/kjente krefthemmende egenskaper

8 Algeproduserte stoffer med effekt på kreft Karotenoider (astaxanthin, β-karoten) Fenoler Polysakkarider Glykoproteiner Vitaminer Toksiner Generelle ekstrakter med uidentifisert virkestoff

9 Algeproduserte stoffer med effekt på kreft Karotenoider (astaxanthin, β-karoten) Fenoler Polysakkarider Glykoproteiner Vitaminer Toksiner Generelle ekstrakter med uidentifisert virkestoff små molekyler

10 Kjente kreftrelaterte effekter Forebygging Hemming av celledeling Reduksjon av tumorstørrelse Celledød; apoptose Spredning av kreftceller

11 Kjente kreftrelaterte effekter Forebygging Hemming av celledeling Reduksjon av tumorstørrelse Celledød; apoptose Spredning av kreftceller

12 Agenda Hvorfor mikroalger som krefthemmere Kreftutvikling Potensiale Hva kan utvikles Hvordan utvikle et algeprodukt Pågående aktiviteter

13 Hva kan Bioforsk utvikle? Valg av endepunkt Kommersialiserbart Må være nytt Skille seg vesentlig fra tidligere kjent teknikk Industriellt reproduserbart

14 Tidsaspekt utvikling av farmasøytiske produkter

15 Omfang utvikling og klinisk utprøving Fase I studier: Human farmakologi Første dose til menneske friske, frivillige personer eller pasienter med den sykdom legemidlet er beregnet for Vurdere: Serhet og toleranse, toksisitet, opptak, fordeling, metabolisme og utskillelse Fase II studier: Terapeutisk eksplorativ Primærformål å undersøke terapeutisk effekt hos pasienter pasienter Finne riktig dose, hvordan legemidlet skal tas og lengde av behandlingen

16 Omfang utvikling og klinisk utprøving, forts Fase III studier: Terapeutisk bekreftende pasienter Bekrefte sikkerhet og effektivitet ved den aktuelle sykdom og den aktuelle pasientgruppe Ved slutten av fase III ansees det at man normalt har tilstrekkelig dokumentasjon for å få myndighetsgodkjenning (registrering) av legemidlet Fase IV studier: Terapeutisk bruk Starter etter at legemidlet er godkjent hos myndighetene Godkjent indikasjon Fortsatt insamling av data vedr. sikkerhet og effekt Helseøkonomiske studier

17 Endepunkt Bioforsk: Proof of Mechanism (PoM) Salg av rettigheter for videre utvikling Preklinisk fase, opp til dyreforsøk Karakterisere aktiv substans i mikroalge Identifisere metode for optimal algeproduksjon Identifisere virkemekanisme på celler

18 Agenda Hvorfor mikroalger som krefthemmere Potensiale Kreftutvikling Hva kan utvikles Hvordan utvikle et algeprodukt Pågående aktiviteter

19 Behandling basert på kreftcellens egenskaper Normale celler Deler seg et begrenset/ved behov Kommuniserer med andre celler celledeling inhiberes ved kontakt Fester seg til hverandre/underlag; holder seg på plass Spesialisert Dør ved behov eller ved DNA skade (programmert celledød/apoptose) Tilføres oksygen vha kapillærer Kreftceller Deler seg ubegrenset Kommuniserer mindre/ikke. Mister respons på inhibering Fester seg mindre til naboceller; oppnår evne til spredning Spesialisering reverseres Dør ikke ved skade grunnet feil i sjekkmekanismer DNA skade akkumuleres Redusert blodtilførsel

20 Behandling basert på kreftcellens egenskaper (Molecular Biology of the Cell Ed Bruce Alberts et al)

21 Agenda Hvorfor mikroalger som krefthemmere Potensiale Kreftutvikling Hvilke produkter kan utvikles Hvordan utvikle et algeprodukt Pågående aktiviteter

22 Pågående aktiviteter To masteroppgaver Etablert metoder for ekstrahering av aktive stoffer fra mikroalger Etablert cellelinjer med ulike egenskaper Etablert metoder for identifisering av krefthemmende og metastasehemmende effekt av mikroalger

23 Etablerte cellelinjer Normale lungeceller (WI-38) Transformerte lungeceller (WI-38 VA-13) Celler fra leverkreft (HEP-G2)

24 Etablerte modellsystemer in vitro (i glass) Enkle metoder for identifisering av stoffer som selektivt hemmer kreftceller Dyrker normale celler og kreftceller i 96 brønners plater Dyrkes med algeekstrakt med/uten tilstedeværelse av oksygen (oljelokk) Måle effekt på celledeling (MTT assay metabolisme) Måle effekt på programmert celledød (caspase 3)

25 Metastasehemming Inkuberer celler med evne til å metastasere med algeekstrakt Måler evne til å invadere gjennom en gel med samme egenskaper som miljøet rundt en svulst Erkell et al 1988

26 Mikroalger Ferskvannsarter: Chlamydomonas reinhardtii (modellorganisme) Chlorella sorokiniana Haematococcus pluvalis (i kommersiell bruk som astaxanthinkilde) Marine arter: Chlamydomonas euryale Dunaliella tertiolekta (i kommersiell bruk som β-karotenkilde) Tetraselmis chuii (i kommersiell bruk som fiskefòr)

27 Mikroalge ekstrakter Generelle ekstrakter med H 2 O (med og uten varmebehandling) Etanol (med og uten varmebehandling) Petroleums eter Haematococcus: I tillegg undersøkes effekt av rent astaxanthin Chlorella: I tillegg undersøkes sekundære metabolitter etter stressindusert H2 produksjon

28 Resultater «Hear speak see no evil. Toshogu» David Monniaux 2003 (foto)