Biotek og helse Et temahefte fra Norges forskningsråd Fra sekkediagnoser til skreddersydd behandling >> SIDE 4 Knekker brystkreftkoden >> SIDE 10 Bilder av hjernen gir forskere hele bildet >> SIDE 16
Norges forskningsråd er en sentral institusjon i norsk forskning og forvalter årlig rundt sju milliarder kroner. Forskningsrådet skal fremme grunnleggende og anvendt forskning innen alle fagområder. Program for funksjonell genomforskning (FUGE) ble etter initiativ fra et samlet norsk forskningsmiljø etablert som et eget program i Norges forskningsråd i 2001. FUGE skal bidra til at norsk kompetanse på fagfeltet holder et høyt internasjonalt nivå og at Norge er en attraktiv partner for internasjonalt samarbeid. FUGEs prioriterte tematiske forskningsområder omfatter biologisk grunnforskning, marin forskning og medisinsk forskning. FUGE har etablert nasjonale teknologiplattformer for å sikre enkeltforskere og bedrifter tilgang på teknologi og kompetanse av høy kvalitet. Innhold Tre av Norges fremste forskere er Forskningsrådets ansikt utad på temaet helse og bioteknologi i 2011. Her forteller de om spennende fremgang på sine forskningsområder. >> 4 >> 10 >> 16 Skreddersydd medisin Brystkreft Hjerneforskning Det er forskjell på folk. Derfor drømmer Dag Undlien om mer individuelt tilpasset forebygging og behandling. I dag vet vi at det finnes minst fem undergrupper av brystkreft. Anne-Lise Børresen- Dale er på sporet av flere. Hjernecellene fornyer seg ikke. Men ifølge Tone Tønjum har de heldigvis et ekstremt effektivt reparasjonssystem. BIOTEK og helse Et temahefte fra Norges forskningsråd mai 2011 Ansvarlig utgiver: Norges forskningsråd, Stensberggata 26, Postboks 2700 St. Hanshaugen, NO-0131 Oslo, Telefon: +47 22 03 70 00, Telefaks: +47 22 03 70 01, post@forskningsradet.no, www.forskningsradet.no Redaktør: Elin Fugelsnes/Perduco AS Redaksjon og tekst: Perduco AS ved Elin Fugelsnes, Nora Clausen og Berit Ellingsen Foto: Johnny Syversen, Shutterstock, Elin Fugelsnes, Sverre Jarild, Linda Cartridge, NorMic, Geir Mogen/NTNU, Greg Hunt, Bente Smedal Forsidefoto: Shutterstock Design: Agendum AS Opplag: 1000 Trykk: 07 Gruppen Kontakt: mbe@forskningsradet.no, ISSN 1891-8980 2
Ny tekst inn her Vitenskap i hverdagen er mottoet når Forskningsrådet henvender seg til folk flest for å synliggjøre hva som har skjedd innenfor bioteknologi og helse det siste tiåret. Hva vet forskerne om kreft, om hjernens funksjon og hvordan pasientbehandling kan skreddersys - og hvordan påvirker forskningen deg, nå og i fremtiden? Det er på tide med litt vitenskap i hverdagen. En ny æra Det er nå ti år siden menneskets samlede arvestoff ble kartlagt, og denne kunskapstilgangen åpner nye muligheter i jakten på sykdomsårsaker. Drømmen om å kunne stille tidlige diagnoser, gi presis behandling og forebygge på individnivå er i ferd med å bli virkelighet. Dette gjennombruddet var også utgangspunktet for Norges satsing på bioteknologi gjennom FUGE-programmet som ble opprettet i 2001. FUGE har investert over 1.6 milliarder kroner i forskning og oppbygging av teknologi- og servicesentre som har spisskompetanse og avansert utstyr innen ulike bioteknologiske metoder. Satsingen har bidratt til at vi i dag ligger langt fremme innenfor medisinsk forskning, også internasjonalt. Norske forskere har også store fortrinn gjennom tilgang på datamateriale fra enestående helseregistre, helseundersøkelser og biobanker. Kombinert med FUGEs kompetanseog teknologioppbygging gir dette et godt grunnlag for å forstå årsakssammenhengen mellom arv, miljø og atferd og som derigjennom vil kunne påvirke din helse. Forskning gir god helse Nordmenn lever lengre og har bedre helse enn noensinne. Samtidig har vi økende forventninger, både til egen helse og til helsevesenet. Vi står overfor store utfordringer knyttet til blant annet de store folkesykdommene, flere eldre og større ulikheter i nasjonal og global helse. En forutsetning for å møte disse utfordringene er medisinsk og helsefaglig forskning av høy kvalitet. Forskningsrådet bruker årlig omtrent en milliard kroner på helseforskning. Tjue prosent av denne innsatsen gjøres gjennom bioteknologiprogrammet FUGE. Medisin og helse er den største tematiske satsingen i programmet, og denne forskningen bidrar med ny kunnskap om årsaken til sykdommer, raskere og mer presis diagnostisering og utvikling av nye medisiner og vaksiner. Dette temaheftet gir deg noen smakebiter på bioteknologiens betydning for helse og presenterer ledende norsk forskning på temaer som brystkreft, hjerneforskning og personlig medisin. Velkommen inn i bioteknologiens verden! Ole-Jan Iversen Styreleder FUGE Anne Kjersti Fahlvik Divisjonsdirektør 3
tema Skreddersydd medisin Fra sekkediagnoser til skreddersydd behandling Forskerne kjenner nå til nesten 30 ganger så mange sykdomsutløsende gener som for ti år siden. Utviklingen skaper enorme muligheter for framtidas helsetilbud, mener genetiker. Kroppens evne til å bekjempe sykdom er i betydelig grad bestemt av hva slags individuelle genetiske variasjoner vi er utrustet med. Også kroppens evne til å nyttiggjøre seg og tåle medisiner varierer fra person til person. - Veldig mye av det som blir gjort i helsevesenet i dag, baserer seg imidlertid på grove kategoriseringer av pasienter, sekkediagnoser og behandling på gruppenivå. Resultatet blir ofte ineffektiv behandling og mange bivirkninger, påpeker Dag Undlien, professor i medisk genetikk ved Universitetet i Oslo. Tester flere sjeldne sykdommer I Norge er han en av frontfigurene for innføringen av det motsatte: individuelt tilpasset medisin, ofte kalt skreddersydd medisin. Teknologien har gjort det mulig å finne ut stadig mer om genene våre. Resultatet vil bli bedre diagnostikk og bedre behandling både for arvelige sykdommer og for mer vanlige sykdommer, som folkesykdommer, ifølge Undlien. La oss begynne med de sterkt arvelige sykdommene. For ti år siden hadde forskerne kartlagt 100 gener som alene kan utløse arvelig sykdom. Nå kjenner forskerne til 2850 slike gener. - Vi vet at disse genene utløser ulike arvelige sykdommer hvis de er skadet. Her snakker vi om sykdommer som alltid skyldes feil i ett bestemt gen. Ved å utvikle verktøy som ser spesifikt på disse, blir det mulig å stille en eventuell diagnose, forklarer han. Fram til for noen få år siden omfattet testingen av sjeldne sykdommer hos nyfødte i Norge stort sett bare stoffskiftesykdom og Føllings sykdom, som fører til mental retardasjon hvis den ikke oppdages og behandles raskt etter fødsel. I dag testes nyfødte for mer enn 20 arvelige sykdommer, som det også finnes behandlinger for. - Flesteparten av de 2800 genfeilene er det ikke umiddelbart enkelt å utvikle behandling for, men vi har kommet mye nærmere, sier Undlien. Ditt genom for 100 dollar I 2001 presenterte forskere det første utkastet av det humane genom, det vil si hele den arvemessige informasjonen som er kodet inn i DNA-et vårt. Genomet består blant annet av mellom 20 000 og 30 000 gener. Det er bare ørsmå forskjeller i arvematerialet som gjør at vi mennesker blir forskjellige, men disse forskjellene kan være avgjørende for om vi får en sykdom eller ikke. - Hittil har det å kartlegge genomet til enkeltpersoner vært uoverstigelig ressurskrevende og dermed fungert som en hemsko for å generere den kunnskapen man trenger. Men teknologiutviklingen åpner for nye muligheter, påpeker Undlien. - Vår evne til å studere DNA-molekylet har gjennomgått en liten revolusjon de aller siste årene, og vi har teknologi 4
«Vår evne til å studere DNAmolekylet har gjennomgått en liten revolusjon.» Dag Undlien Det store røret Dag Undlien viser fram, er en blodprøve, mens det lille røret er fylt med DNAet som forskerne henter ut av blodprøven. Foto: Johnny Syversen 5
Foto: Shutterstock «Det som er en løsning for noen, er ikke nødvendigvis en løsning for andre.» Dag Undlien som er mange millioner ganger mer effektiv enn for få år siden. Mange ser for seg at en slik kartlegging om ikke mange år kan komme ned i en pris på under 100 dollar. Undlien og andre som jobber med medisinsk genetikk, møter ofte pasienter med tegn på sjeldne, genetisk betingede sykdommer som de ikke klarer å finne den genetiske årsaken til og ikke vet hvor de skal lete. - Nå er teknologien så kraftig at bare vi har et par pasienter i en familie, kan vi sekvensere alle genene deres. Ved Oslo universitetssykehus gjennomfører vi dette foreløpig i et forskningsprosjekt, men jeg er sikker på at det etter hvert vil bli et fast tilbud til utvalgte pasientgrupper, sier han. Han tror også folk flest etter hvert vil kunne ta en gentest på et tidlig stadium i livet og undersøke hele arveanlegget. Deretter kan vi se for oss at informasjonen ligger lagret hos legen slik at helsevesenet alltid vil ha alle våre genetiske data tilgjengelig. Sammensatte folkesykdommer Men hva med mer genetisk komplekse sykdommer, for eksempel de klassiske folkesykdommene som diabetes, hjerteog karsykdommer og beinskjørhet? Her er det som regel flere gener som spiller inn, i kombinasjon med miljøet, og det er som regel ikke snakk om genfeil, men normalvariasjon av gener som har betydning. I dag kjenner forskerne til 1100 slike sårbarhetsgener, sammenlignet med bare et dusin for rundt ti år siden. Disse genvariantene er funnet ved at forskere har undersøkt og sammenlignet varianter i alle genene hos større grupper friske og syke personer for å lete etter mønstre som er forbundet med sykdom - Risikoen forbundet med de enkelte genvariantene som disponerer for utvikling av sykdom, er mye lavere her enn for de sterkt arvelige sykdommene. Effekten av variasjon på det enkelte gen vil være så liten at det ofte ikke gir informasjon som legen kan nyttiggjøre seg i behandling. Derfor er hittil få av disse tatt i rutinemessig bruk i diagnostikk, sier Undlien. Foto: Shutterstock Forskjell på folk >> Bioteknologi kan brukes til å forebygge sykdom hos enkeltpersoner eller i store befolkningsgrupper. Men kunnskapen er spesifikk for hver enkelt befolkning. Hvis en sykdom skyldes ti ulike genfeil i et bestemt gen, kan for eksempel to av dem arves i den britiske befolkningen, mens tre andre arves i den skandinaviske. 6
Fant fedmegen Fra sin egen forskningskarriere har han et favoritteksempel på hva skreddersydd medisin kan gjøre. Historien begynner med en tre år gammel gutt som er 42 kilo, nesten tre ganger som tung som sine jevnaldrende. Fire år senere har gutten i stedet for å legge på seg slik barn gjør når de vokser, gått ned ti kilo og blitt slank. Hva har skjedd? En gruppe i England forsket seg fram til at feilen lå i et gen som styrer produksjonen av et hormon som gir metthetsfølelse. Gutten manglet dette viktige hormonet, og resultatet ble overspising og alvorlig overvekt. - Ved å lage dette hormonet i laboratoriet og gi det til gutten i form av daglige sprøyter, ble vekten fullstendig normalisert, forklarer Undlien. I samarbeid med forskerne i England fant hans forskningsgruppe bestemte feil i et annet gen som også fører til at pasientene ikke har normal metthetsfølelse. I løpet av de siste ti årene har forskere funnet ut at hos en av hundre med alvorlig fedme er forklaringen feil i ett enkelt gen. Mange så for seg at hormonet som regulerer metthetsfølelsen, kunne revolusjonere slankeindustrien. Men så enkelt var det ikke. - Dette er en klassisk illustrasjon på at det som er en løsning for noen, ikke er en løsning for andre. For den lille gutten var det kanskje livreddende. De fleste av oss produserer imidlertid dette Ved å lage hormoner på laboratoriet kan forskerne redde liv. hormonet, og å tilføre mer av det, har liten effekt, påpeker Undlien. Spyttprøve til Island Nye teknologier og muligheter byr også på nye utfordringer. Når enorme mengder data undersøkes med avanserte metoder, kan man lett finne ting man i utgangspunktet ikke tok sikte på å finne. Hva gjør man da? - Mange vil nok mene at dersom en sykdom kan forebygges, vil pasienten ønske beskjed om det, mens meningene vil være mer delte hvis det ikke er mulig å forebygge. Folks rett til ikke å vite er et grunnleggende prinsipp. Dette er utfordrende problemstillinger som de medisinske miljøene må finne gode løsninger på, sier Undlien. Han mener imidlertid det er viktig å klare å ha to tanker i hodet på en gang og ikke tro at utfordringen kan løses bare ved å være restriktiv. Vi må ta hensyn til alle muligheter folk kan gå glipp av hvis vi ikke tar dette i bruk i helsevesenet, og vi må se på det som skjer utenfor Norges grenser. - Det popper opp tilbud i utlandet som vi ikke kan kontrollere vi kan ikke nekte noen å sende en spyttprøve til Island for å bli kontrollert for sykdom eller sykdomsrisiko. Vi risikerer at lovgivingen vår ødelegger mulighetene for å bygge opp et tilbud som er bedre og hvor folk blir fulgt opp på en ordentlig måte, fastslår Undlien. Foto: Shutterstock Foto: Shutterstock Hva er gener? >> Menneskekroppen består av opptil 100 trillioner celler. Hver enkelt celle har en cellekjerne med 23 kromosompar med arvestoff fra henholdsvis mor og far. Kromosomene består av tettpakkede DNA-molekyler som til sammen utgjør det humane genom. Gener er de delene av DNA som inneholder instrukser om å produsere proteiner, som er kroppens egne byggesteiner. 7
Foto: Shutterstock Sjelden sykdom i søkelyset Den sjeldne sykdommen alfa-mannosidose kan gi alvorlige skader på nervesystemet og andre organer. I Tromsø har forskere studert sykdommen i 20 år, og nå kan en behandling være nær. 8 - Tidlig på 1990-tallet hadde vi noen pasienter med metabolsk sykdom som det var veldig vanskelig å diagnostisere. Etter å ha studert celleprøver i mikroskop og gjort biokjemiske analyser, fant vi ut at de hadde alfa-mannosidose. Siden da har vi forsket på sykdommen, forteller Øivind Nilssen. Han er professor ved Institutt for klinisk medisin - medisinsk genetikk, Universitetet i Tromsø hvor alfa-mannosidose-genet for første gang ble karakterisert. Nå deltar Tromsø-forskerne i sitt tredje EU-prosjekt, som er samarbeidsprosjekter med forskere fra ulike land i Europa, og kliniske utprøvinger kan resultere i en behandling for sykdommen om i beste fall fire-fem år. Erstatter enzym Behandlingen er basert på tilførsel av enzymet alfa-mannosidase som enten mangler eller ikke fungerer som det skal hos personer med alfa-mannosidose. Tidligere har Tromsø-forskerne bidratt til å beskrive dette enzymets struktur og levert enzym til terapiforsøk i dyremodell. - Hos barn tror vi at behandling vil kunne bedre den mentale utviklingen, mens hos eldre pasienter er det først og fremst snakk om å lette symptomer knyttet til beinsykdom og immunsvikt, forteller Nilssen. Minst 100 ulike mutasjoner Terapiforsøkene på pasienter foregår i Danmark. Forskerne i Tromsø har imidlertid lagt et viktig grunnlag for utviklingen av medikamentet. Gjennom innsamling og analyse av materiale fra pasienter i hele Europa, har de identifisert over 100 forskjellige sykdomsfremkallende mutasjoner i mer enn 170 familier. - I EU-prosjektene har vi jobbet videre med dette materialet og blant annet lagd en mutasjonsdatabase som inneholder kliniske, demografiske, genetiske og biokjemiske data. Pasientene som deltar i de kliniske testene, blir også integrert i databasen, og gjennom analyser kan vi anslå hvordan de vil reagere på behandlingen, forklarer Nilssen. Alfa-mannosidose >> Alfa-mannosidose er en sjelden, arvelig stoffskiftesykdom som fører til mental svekkelse, alvorlige endringer i muskel- og skjelett og stadige infeksjoner. Sykdommen rammer rundt en av 500 000, og i Norge har seks sju personer fått diagnosen.
Alzheimer er en hjernesykdom som er en av de vanligste årsakene til demens. Foto: Shutterstock Fra skogforskning til Alzheimer-test Den lille bioteknologibedriften DiaGenic har utviklet blodbaserte tester som kan diagnostisere Alzheimers sykdom og brystkreft på et tidlig tidspunkt. Ideen har røtter i forskning på sykdom hos trær. Anders Lönneborg var forskningssjef ved Skogforsk i Ås da han fikk en god idé sammen med doktorgradsstipendiaten Praveen Sharma. De oppdaget at sykdomstilstander i én del av treet kunne påvises ved å kartlegge genaktiviteten i sevjen i treet, det som tilsvarer blod hos mennesker. Dette prinsippet måtte vel kunne overføres til mennesker også, tenkte de to. Sikre diagnoser Oppdagelsen i skogen på Ås har vist seg å bære frukter. En blodtest for brystkreft har allerede vært ute på det engelske markedet en stund, mens en lignende test for Alzheimer nylig ble lansert i Spania. En test for Parkinson er også under utvikling. - DiaGenics hovedmål er å samarbeide med internasjonale legemiddelfirma som skal utvikle behandlinger på et tidlig stadium for disse sykdommene. I de kliniske studiene sine trenger de pasienter med helt sikre diagnoser, og våre tester kan sørge for det, forklarer administrerende direktør Erik Christensen. En enkel blodprøve En enkel blodprøve er alt som skal til for å stille diagnosen. Ved sykdom vil ulike gener slås av og på fordi kroppen jobber med å bekjempe sykdommen, og dette kan man også se i de hvite blodcellene. - Vi har kommet fram til 96 gener som har forskjellig aktivitet hos friske personer sammenlignet med personer som har Alzheimer eller brystkreft. Disse endringene måler vi ved hjelp av teknologi hvor vi kan studere aktiviteten til et stort antall gener samtidig, såkalt genekspresjon, forklarer Christensen. DiaGenic var svært tidlig ute med studier som viste at det var mulig å bruke genekspresjonsteknologi for å diagnostisere sykdom, og de søkte om patent for konseptet allerede i 1997. Sammen med en unik biobank med blodprøver fra pasientene som har deltatt i DiaGenics studier, gjør dette firmaet til en attraktiv samarbeidspartner. I desember 2010 signerte DiaGenic en samarbeidsavtale med legemiddelgiganten Pfizer rettet mot Alzheimer. 9
tema Brystkreft Knekker brystkreftkoden I dag vet vi at det finnes minst fem undergrupper av brystkreft, men forskerne er på sporet av flere. Kunnskapen kan føre til langt bedre behandling. Brystkreft, som er den vanligste kreftsykdommen blant kvinner, er nemlig en svært kompleks sykdom. Både måten den arter seg på, utfall og respons på behandling er veldig forskjellig fra kvinne til kvinne. I 2000 ble det publisert funn som viste at det finnes fem undergrupper av brystkreft med forskjellig molekylær profil. Aktiviteten til genene i de ulike gruppene er forskjellig, og det er også ulike gener som er skadet. Bak funnene står Anne-Lise Børresen-Dale som er en av Norges mest kjente kreftforskere. - Nå har vi funnet flere slike undergrupper, og sannsynligvis finnes det minst 15 av dem. Siden svulstene i hver undergruppe har spesielle kjennetegn, må det også legges opp ulik behandlingsstrategi for dem, understreker hun. Som en bil Svulstene i de ulike undergruppene er unike, men de har noen fellesnevnere. Børresen-Dale sammenligner det med feil i de ulike tekniske løsningene i biler. - Forskjellige biler har unike komponenter. En feil i for eksempel bremsesystemet kan være den samme i flere av bilene, men også ramme ulike komponenter i dette systemet. Og samme bilmerke kan være mer utsatt for en bestemt type feil. Når noe går galt, gjelder det å skjønne om problemet ligger i bremsene, motoren eller et annet sted og finne ut hvordan det kan repareres. I dag finnes det et relativt begrenset antall behandlingsprinsipper å velge mellom for pasienter med brystkreft, men nye og mer målrettede behandlinger er under utprøving, og antallet øker. Allerede i dag har man tatt i bruk behandling rettet mot pasienter med en spesiell DNA-forandring som gjør at de produserer for mye av en bestemt reseptor. De får medikamenter som hemmer denne reseptoren. Kreft skyldes mutasjoner, eller skader, på genene våre. Slike forandringer er en del av evolusjonen og foregår hele tiden i kroppen vår. Derfor vil det aldri være snakk om å utrydde kreft, men om tidligere og sikrere diagnose og bedre og mer målrettet behandling hvor hver enkelt pasient får riktig behandling til riktig tid. Oppnår vi dette, vil resultatet bli mindre lidelse og at flere dør med kreft enn av kreft. Og tallene ser lovende ut. Til tross for at stadig flere rammes av brystkreft, viser de ferskeste dataene fra 2007 at 662 kvinner døde av brystkreft i Norge i 2007, det laveste antallet dødsfall av sykdommen på flere år. Fortsatt på krabbestadiet Publiseringen av de fem undergruppene var et viktig vendepunkt for den videre brystkreftforskningen på 2000-tallet og for forståelsen av de store forskjeller innen denne krefttypen som kan forklare også de ulike responsene på behandling. En annen og mer avgjørende begivenhet var kartleggingen av menneskets samlede arvestoff (det humane genom), det vil si rundt 22 000 gener og over tre milliarder nukleotider som er byggesteinene i DNA-molekylene. Forskning på gener er helt avgjørende for å kunne 10
«Vi har ennå ikke kommet lenger enn til krabbestadiet.» Anne-Lise Børresen-Dale - En kreftsvulst er et lite organ som mobiliserer til krig. Vi prøver å finne ut hvordan vi kan svare på angrepet, forteller Anne-Lise Børresen-Dale. Foto: Johnny Syversen 11
forske på og øke kunnskapen om brystkreft, ifølge Børresen-Dale. - I 2001 ble de første utkastene av genomet publisert. Da tenkte mange at «Nå er vi der! Om kort tid forstår vi det molekylære grunnlaget for alle kreftsykdommer og kan bedre behandlingen av dem». Men vi har ennå en svært lang vei igjen før vi forstår så mye at vi kan helbrede alle, understreker hun. - Hvis man sammenligner forståelsen av det humane genom og dets funksjon med et livsløp, har vi ennå ikke kommet lenger enn til krabbestadiet. Gode rutinesjekker Børresen-Dale mener likevel at kunnskapen innenfor brystkreft har utviklet seg enormt de siste ti årene. I tillegg til kunnskapen om de ulike svulstgruppene vet vi mye mer om dynamikken i kreftutviklingen og at det er et avansert samspill. - Det er for eksempel aldri snakk om bare én mutasjon, men en kombinasjon. Nå gjelder det å finne Akilleshelen i hver svulst og rette terapien mot den, sier Børresen-Dale. Kreftforskeren har en visjon. Hun ser for seg rutinesjekker som greier å fange opp de aller tidligste tegnene på kreftutvikling, kanskje gjennom en blodprøve eller enkle og gode bildeteknikker basert på molekylære forhold. - Når varsellampa lyser, vil vi kunne gi spesialtilpassede råd om forebygging ut fra den genetiske profilen til hver enkelt. Kanskje er økt inntak av grønnsaker nok til å holde situasjonen i sjakk. Eller kanskje kommer varselet tidsnok til at en svulst kan fjernes kun med enkel kirurgi og uten videre behandling, utdyper hun. Ledende posisjon internasjonalt Teknologi som gjør det mulig å studere gener, har hatt en enorm betydning for brystkreftforskningen, ifølge Børresen- Dale. I Norge har satsingen på bioteknologi som for alvor startet med opprettelsen av FUGE i 2001, ført til at norske brystkreftforskere har klart å hevde seg og fått en ledende posisjon internasjonalt, mener hun. - Vi har styrket vår posisjon internasjonalt og blir i større grad spurt og hørt. Styrken vår er ikke nødvendigvis å være helt fremst på teknologiutviklingen, men å opparbeide ekspertise slik at vi raskt kan ta i bruk teknologien og videreutvikle den. Børresen-Dale trekker også fram de unike pasientregistrene i det offentlige helsevesenet, spesielt Kreftregisteret, og Biobanker >> En biobank er en samling av humant biologisk materiale, som for eksempel organer, celler og vev, og opplysninger knyttet til prøvene. Det finnes en rekke ulike typer biobanker. Noen brukes for eksempel til diagnostisering og behandling, mens andre brukes til forskning. Rundt en av ti nordmenn er registrert i en biobank. Skadelige mutasjoner >> Kreft kan skyldes både genetiske og epigenetiske endringer. Den første typen handler om mutasjoner i «oppskriften» som ligger i DNA-molekylene i cellene våre. Epigenetiske endringer kan settes i gang av ulike miljøfaktorer og påvirker derimot hvilke gener som er skrudd av eller på, hvor aktive de er og hvordan kroppen leser av genene til enhver tid. Disse instruksjonene er også arvelige. 12
mulighetene til å bygge opp biobanker. Det gjør norske forskere til attraktive samarbeidspartnere, og Børresen-Dale sørger for at vi også får noe tilbake. - Når forskere fra andre land ber om å få tilsendt biologisk materiale fra oss, leverer jeg ikke bare fra meg materialet. Jeg sender alltid med en yngre forsker som kan lære seg teknologien og ta med seg kunnskapen tilbake. «Vi har styrket vår posisjon internasjonalt og blir i større grad spurt og hørt.» Anne-Lise Børresen-Dale Foto: Johnny Syversen Millioner ganger raskere Mens Børresen-Dale i sin tid måtte studere ett og ett gen for å komme fram til de fem undergruppene av brystkreft, bruker forskerne i dag teknologi som er millioner ganger så effektiv. Det byr imidlertid på nye utfordringer for forskerne. - Det genereres så mye data så raskt at vi ikke har metoder til å håndtere det. De store spørsmålene er hva dette tallmaterialet sier oss og hvordan vi kan tolke og utnytte det i klinisk sammenheng. Jeg ser et enormt behov for å trekke inn statistikere, matematikere og informatikere som kan skoleres innen biologi og tenke genom, sier Børresen-Dale. Hun påpeker også at det er mye hodebry som venter forskerne før de kan tilby skreddersydd behandling til alle kreftpasienter. - Vi må forstå kreftcellenes dynamikk i forhold til de omliggende cellene og hvilke reaksjoner de setter i gang hos pasienten. Selve svulsten er et lite organ som mobiliserer til krig, og vi må prøve å finne det svake punktet og finne ut hvordan vi skal svare på angrepet. - Det er et komplekst felt, men det er et system i den kompleksiteten vi skjønner den bare ikke helt ennå. Når vi knekker den koden, vet vi hvor vi skal sette inn støtet og gå inn og reparere, sier hun. 13
Når kreften dukker opp nye steder I mange år har Gunhild Mælandsmo forsket på et protein som har betydning for spredning av brystkreft. Proteinet kalles S100A4, men det er langt fra A4 å komme til bunns i funksjonen det har. Foto: Shutterstock De fleste kreftdødsfall skyldes spredning, såkalt metastase. Kreftceller kan løsrive seg fra den opprinnelige svulsten, dele seg og gi opphav til nye kolonier av kreftceller andre steder i kroppen. Det er dette som gjør kreft så farlig og vanskelig å helbrede, forteller Mælandsmo, som er kreftforsker ved Oslo universitetssykehus, Radiumhospitalet. - Mange friskmeldte brystkreftpasienter opplever flere år senere å få en svulst i for eksempel hjerne eller lunger, som viser seg å stamme fra svulsten som tilsynelatende ble fullstendig fjernet, sier hun. Fra mus til menneske Metastase er en kompleks prosess. Mye tyder på at det i utgangspunktet er mange kreftceller som løsriver seg, men at svært få overlever den lange veien fra løsrivelse via blod- eller lymfebanen og inn i et nytt organ. Mælandsmo og kollegene prøver å finne ut så mye som mulig om de biologiske mekanismene bak denne prosessen for å forstå hva som skjer og hvordan spredning kan forhindres. Proteinet S100A4 finnes både i normale celler og kreftceller og har vist seg å spille en viktig rolle. Utgangspunktet var musestudier som viste at brystkreftceller med stor evne til spredning hadde mer av dette proteinet. - Vi tok opp tråden, og nå vet vi at S100A4 også har betydning for spredning av brystkreft hos mennesker. Vi undersøker nå om det kan brukes som en indikator på at pasienten har en ekstra aggressiv svulst, forteller Mælandsmo. Forskergruppen hennes jobber fortsatt med å finne ut nøyaktig hvordan proteinet påvirker kreftprosessen. Basert på interessante funn fra tarmkreft undersøker de også om tilstedeværelse av proteinet i kreftcellene kan benyttes som en indikator på om pasientene bør få tilleggsterapi ut over det som er vanlig praksis i dag. 14
Å skåne pasienter for unødig behandling, er ett av målene med brystkreftforskningen ved Oslo universitetssykehus, forteller overlege Bjørn Naume. Foto: Elin Fugelsnes - Store endringer for pasientene Stadig flere brystkreftpasienter overlever. I tillegg til tidligere diagnostikk er dette takket være bedre medikamenter og innføring av nye behandlingsprinsipper, ifølge kreftlege. - Vi har ennå en lang vei å gå når det gjelder diagnostikk og behandling. Men det har skjedd betydelige endringer på disse områdene de siste årene, sier Bjørn Naume, overlege og professor ved Oslo universitetssykehus (OUS), Radiumhospitalet. Mange av framskrittene er takket være økt kunnskap om hvilke celleprosesser som er aktive ved brystkreft og at svulstens egenskaper tas i betraktning når behandling bestemmes. Medikamentene har også blitt bedre. Halverer risikoen Ett eksempel er behandling med medikamentet Herceptin. Det har vist seg å halvere risikoen for tidlig tilbakefall hos kvinner som har unormalt høye nivåer av proteinet HER2 på overflaten av kreftcellene. Forskerne ved OUS deltok i utprøvningen av dette medikamentet. De er også i gang med andre studier som de håper kan bidra til å gjøre enda flere friske. - Et mål for fremtiden er også i større grad å skåne pasienter for unødig behandling. Mange kvinner som i utgangspunktet har lav risiko for spredning, får tilleggsbehandling for sikkerhets skyld. I flere prosjekter kartlegger vi egenskapene i svulsten hos hver enkelt kvinne for å plukke ut hvem som virkelig er i risikosonen, forklarer Naume. Finner farlige celler I en annen studie har de tatt prøver av beinmargen hos pasienter for å se om de finner enkeltstående kreftceller som har vandret ut fra svulsten og overlevd behandlingen. Hvis kvinnene har slike celler, er risikoen for tilbakefall og spredning høyere. - Underveis i oppfølgingen satte vi da i gang behandling med annen type cellegift for å utrydde de gjenværende cellene, forklarer Naume. Forskningsgruppen ved OUS tester også ut effekten av medikamentet Avastin som kan bremse dannelsen av nye blodårer og dermed også hemme svulstveksten. Målet er å finne ut hvilke undergrupper av brystkreftpasienter som kan ha nytte av et slikt medikament. 15
Foto: Johnny Syversen Tønjum forklarer hvordan forskerne sammenligner den friske og den syke hjernen. 16
tema Hjerneforskning Bilder av hjernen gir forskerne hele bildet Ved hjelp av ny teknologi kan forskerne studere aktivitet i hjernen. Det gjør det mulig å forske på grunnleggende mekanismer og å forstå hva som skjer når vi blir syke. - Noe av det største som har skjedd innen hjerneforskningen de siste ti år er uten tvil fremskrittene innen molekylære mekanismer og avbildning av hjernen og dens strukturer. De gjør det mulig for oss å se hjernen i funksjon, sier Tone Tønjum, som er lege og hjerneforsker. - Teknologien har ført til at vi kan realisere faglige visjoner på helt nye måter, fastslår hun. Tønjum leder Senter for molekylærbiologi og nevrovitenskap (CMBN) ved Universitetet i Oslo og Oslo Universitetssykehus. Selv forsker hun på skade og vedlikehold av arvematerialet (DNA) i hjernen. Effektiv reparasjon Hjernen er ikke som andre organer. Cellene i hjernen deler seg ikke; nervecellene, og gliacellene som ligger rundt dem, skal vare hele livet ut. Men de utsettes for skader både fra miljøet og fra stoffskiftet i kroppen. Dette stresser cellene, slik at de hele tiden må repareres. Forskningen til Tønjum og medarbeidere har vist at hjernens celler har ekstremt effektive reparasjonssystemer. Men svikter reparasjonssystemet, aldres hjernecellene, og sykdommer som for eksempel Alzheimer og Parkinson kan oppstå. Den teknologiske utviklingen har bidratt til store fremskritt i forståelsen av disse prosessene. Avbilding av celler og molekyler gjøres i dag i så høy oppløsning at forskerne kan analysere strukturen i detalj. Også selve proteinene, kroppens byggesteiner, kan undersøkes ved hjelp av røntgenstråler, og proteinenes tredimensjonale struktur kan visualiseres og undersøkes helt ned til atomnivå. Hjelp til Parkinson-pasienter Men hva er det som skjer når reparasjonssystemene i hjernen svikter? Ved Parkinsons sykdom dør nerveceller som 17
Foto: Shutterstock Avbildning av hodet ved MR, PET og CT gjør det mulig å se hjernens strukturer i høy oppløsning. inneholder signalsubstansen dopamin i mellomhjernen. Sykdommen kjennetegnes ved at pasienten skjelver, blir stiv og har vanskelig for å gå. Dette hemmer alle aspekter av dagliglivet. - Men ved å operere inn en stimulator som sender elektriske impulser til den delen av hjernen som mangler disse impulsene, kan mange pasienter få en god bedring av symptomer og en langt bedre prognose, forklarer Tønjum. Dette er et stort fremskritt i seg selv. Nyvinningene innen bildedannelse har gjort slike operasjoner mulig. Ved å få bilder av hjernen i sanntid, kan kirurgen plassere den elektriske sonden med høy presisjon og oppnå dyp hjernestimulering på akkurat riktig sted. Det er imidlertid fortsatt store behov for nye medikamenter mot Parkinsons sykdom. «Hjernen er ganske robust og har en enorm evne til reparasjon.» Hjerneslag en folkesykdom En annen og mer utbredt sykdom er hjerneslag. Det skjer når et blodkar i hjernen brister eller når det oppstår en blodpropp i hjernen. De siste ti år har både kunnskapen om og behandlingen av hjerneslag endret seg mye. - Hjerneslag er faktisk så vanlig og påvirker folkehelsen så mye at det trengs en like stor beredskap på hjerneslag som det er på hjerteinfarkt i dag, sier Tønjum. Men ifølge hjerneforskeren er kunnskapsnivået om hjerneslag i befolkningen og blant klinikere for lavt. Vi trenger bedre rutiner, infrastruktur og protokoller for rask og effektiv bildediagnostikk og behandling av denne sykdommen. De fleste slag skyldes blodpropp i hjernen. Får man hjelp, som blodfor- Foto: NorMic 18 Hjernen >> Hjernen vår består av milliarder av nerveceller, som blant annet styrer tanker, atferd og bevegelser gjennom signaloverføring. De siste ti årene har forskning vist at også gliaceller, som vi har enda flere av, er med og styrer hjerneaktiviteten. Mer kunnskap om gliacellene kan gi nye muligheter for behandling av nevrologiske sykdommer.
tynnende behandling, innen tre fire timer, vil det redusere skadene i hjernen betraktelig. Da kan blodstrømmen «skrus på igjen» slik at millioner av hjerneceller likevel overlever. Det har mye å si for prognosen etterpå. - Hjernen er ganske robust. Den har en enorm evne til reparasjon og har stor reservekapasitet, og man må miste ganske mange hjerneceller før man mister førligheten. Derfor er tidlig hjelp så viktig ved hjerneslag, sier Tønjum. Tett på Nobel-oppdagelser Både hjerneslag, skader som hjernerystelse, og infeksjoner som hjernehinnebetennelse, kan gi hjerneødem, det vil si hevelse av hjernen. Dette er en normal reaksjon i kroppen på skade og infeksjon. Men siden hjernen ligger inne i skallen og hjernehinnene, er det ikke plass til utvidelse. - I de siste ti år har det blitt gjort store fremskritt innen forskningen på hjerneødem, noe vi håper også kan gi seg utslag i bedre behandling, sier Tønjum. I 2003 fikk amerikanske Peter Agre Nobelprisen i kjemi sammen med Roderick MacKinnon for å ha oppdaget vannkanalene i celler, såkalte akvaporiner. De slipper vann ut og inn av cellene. Ved CMBN i Norge ble akvaporin-9 oppdaget av Ole Petter Ottersen og medarbeidere som den viktigste vannkanalen i hjernen. Nå forskes det på hemmingen av akvaporiner for å utvikle nye metoder for behandling av ødem i hjernen. Må bygge broer Ifølge Tønjum er det viktig å bygge bro mellom grunnforskning og klinisk diagnostisering og behandling slik at forskningen kommer pasienter til gode så raskt som mulig. Slik forskningssynergi kalles for translasjonsforskning. - Dette konseptet har vokst betydelig i løpet av de siste ti år, og vi ved CMBN er svært opptatt av å kunne bidra i translasjonsforskning, sier Tønjum. Siden store deler av forskningsmiljøet ved CMBN ligger vegg i vegg med de kliniske avdelingene ved Rikshospitalet, er det god kommunikasjon mellom «Det trengs en like stor beredskap på hjerneslag som det er på hjerteinfarkt i dag.» forskere og klinikere. Dermed blir den viktige veien mellom forskning og klinisk medisin kort. Et tett samarbeid mellom forskning og klinisk medisin omfatter også den biomedisinske industrien. Her mener Tønjum det ligger et stort potensial for innovasjon og utvikling av ny industri. CMBN var med på å stifte og bidrar til å drifte Nansen Neuroscience Network, et nasjonalt kompetansenettverk som bygger bro mellom forskning og industri. CMBN bidro også til etableringen av Hjernerådet, som skal knytte basal forskning, klinikere og pasientorganisasjoner sammen for å kommunisere forskning, heve kunnskapsnivået og få bedre flyt av informasjon mellom de ulike aktørene. Fremtidens forskning Hva med fremtidens forskning? Tønjum tror vi vil få se store fremskritt innen personlig medisin, det vil si diagnostikk og mer skreddersydd behandling basert på pasientens arvemateriale og genetiske predisposisjon. Oppdagelser som for eksempel små regulerende RNA-molekyler, telomerendene på arvematerialets kromosomer samt stamceller i hjernen gir rom for ny forståelse av sykdomsutvikling og nye former for diagnostikk og behandling. Hjerneforskeren håper også på tidlige diagnostiske tester og mer effektive virkemidler mot Alzheimers sykdom. Det samme gjelder autisme, som har økt kraftig de siste ti år. - Jeg tror sykdommen vil bli inndelt i flere og mer spesifikke underdiagnoser, slik at man kan oppnå et bedre behandlingstilbud for de enkelte gruppene, sier hun. Foto: Shutterstock Alzheimers sykdom >> Alzheimer er en hjernesykdom som er en av de vanligste årsakene til demens. Kjennetegnet er at intellektet svekkes og man mister kontrollen over følelser og evnen til å utføre daglige ting. I Europa lider mer enn 7,3 millioner mennesker av Alzheimer eller andre typer demens, og antallet er antatt å dobles hvert 20. år. 19
Rottene gir May-Britt og Edvard Moser viktig informasjon om hukommelse og stedsans. Foto: NTNU/Geir Mogen 20