Hyperfølsom analyseteknik skal lede til målrettede leukæmi-behandlinger

Eigil Kjeldsen

En ny og særligt følsom teknik kan finde genom-forandringer hos personer med leukæmi, som den nuværende standardkromosomundersøgelse ikke kan.

Perspektiverne ved den nye metode er forbedret prognosticering og mere optimal behandling af leukæmi, ikke mindst i form af nye målrettede lægemidler. Det fortæller professor og overlæge i cancercytogenetik ved Aarhus Universitet og Aarhus Universitetshospital Eigil Kjeldsen.

”Vi kender allerede mange hundrede kromosomfejl og -ændringer i arvemassen (genomet), der kan opstå hos leukæmiceller, der allerede i dag har afgørende betydning for patientens prognose og behandling. Perspektiverne er, at vi får opdaget flere og flere forandringer, som gør, at vi på et tidspunkt kan dele de hæmatologiske sygdomme op i mange specifikke undergrupper, hvorfra vi kan sige mere præcist om patienternes prognose, og hvilken behandling de skal have,” siger Eigil Kjeldsen og uddyber:

”Når vi snakker præcisionsmedicin, hvor vi med nye metoder kan opdage mere og mere, er den store udfordring, at vi skal have associeret de enkelte genom-forandringer med, hvilken betydning de har i cellerne. Derefter kan man begynde at designe de lægemidler, som virker specifikt ind på de ’targets’ (mål).”

Eigil Kjeldsen forsker i præcisionsmedicin med særligt fokus på erhvervede kromosomforandringer ved blod- og lymfekræft hos børn og voksne. Noget af det, han arbejder med i øjeblikket, er metoden oligo-baseret array-komparativ genomisk hybridisering, i daglig tale aCGH, som baserer sig på mikroarray-analyser.

100-1.000 gange så følsom

Når en person diagnosticeres med leukæmi, sættes patientens knoglemarv op til en kromosomundersøgelse, hvor cellerne dyrkes, og det undersøges, om der f.eks. er det normale antal kromosomer, og om disse indeholder strukturelle forandringer.

Ved standardkromosomundersøgelsen skal forandringerne i arvemassen være i størrelsen fem-ti mio. basepar (de to komplementære baser, der sidder over for hinanden holdt sammen af brintbindinger på hver sin sammenhørende streng af et DNA-molekyle) for, at de kan opdages. aCGH-teknikken er så sensitiv, at den opdager forandringer ned til cirka 10.000 basepar. Det vil sige, at metoden er 100-1.000 gange så følsom som standardkromosomundersøgelsen.

Ved aCGH renser man DNA’et op fra knoglemarven og mærker det med en fluorescerende grøn farve, mens DNA fra en gruppe normale personer (reference-DNA’et) gøres rød. Patient-DNA og reference-DNA blandes i et ligeligt forhold og lægges ud over et oligo-baseret array (rækker af DNA-molekyler, som repræsenterer forskellige dele af hele genomet). DNA’et finder så de steder, som det ’passer sammen med’, forklarer Eigil Kjeldsen.

”Hvis der f.eks. er lige meget af kromosom 7 hos normalpersonen og hos patienten, så vil sandsynligheden for, at rød- og grønmærket DNA sætter sig på det sted, hvor der er kromosom 7-materiale på arrayet være 1:1. Hvis patienten derimod mangler kromosom 7, vil reference-DNA’et have en større fordel, og så vil der sidde mere rødt i de pletter, der repræsenterer kromosom 7,” siger han.

En laser koblet til en computer aflæser de røde og grønne farver i hver enkelt af delene af arvemassen og regner forholdet ud. Det vil sige, om det er normalt, eller om der er for meget eller for lidt af nogle gener i bestemte regioner.

”Vi kender cirka 20-25.000 gener, der koder for proteiner, og så har vi 9-10.000 gener, som er regulatoriske RNA-molekyler, som styrer, hvor meget der skal udtrykkes af de proteinkodende gener. Alle de gener kan vi undersøge for på én gang med aCGH-teknikken”, siger Eigil Kjeldsen.

Opdager mange flere gen- og genom-fejl

aCGH-metoden har resulteret i, at forskergruppen i Aarhus har fundet genforandringer i op imod 70 procent af undersøgte patienter med akut myeloid leukæmi (AML), hvor standardkromosomundersøgelsen var normal. Eigil Kjeldsen giver som eksempel fundet af en lille forandring på kromosom 7 i en patient med AML.

”Patienten var i en international behandlingsprotokol og fik standardbehandling, men døde alligevel inden for fem måneder. Det kunne den læge, der står for behandlingsprotokollen ikke forstå, så han ringede til mig og spurgte, om der var noget i standardkromosomundersøgelsen vi havde overset, der kunne forklare, at hun døde så hurtigt. Men da vi gentog analysen, fik vi samme resultat, nemlig at der ikke var nogen kromosomforandringer,” fortæller Eigil Kjeldsen.

Hans team i Aarhus var startet med at bruge aCGH og besluttede derfor at anvende metoden til at undersøge den døde patients DNA.

”Vi opdagede, at der var en lillebitte forandring i kromosom 7, i det gen, der hedder DOCK4. En lille bid af det gen var væk i DNA’et fra patientens knoglemarv. Vi ved i dag, at hvis patienter har erhvervet et tab af DOCK4-genets funktion, går det dem dårligt, selvom vi giver den bedste behandling, vi har. Patienten havde altså så lille en forandring på kromosom 7, at vi ikke kunne se det med standardkromosomundersøgelsen, men det kunne vi med aCGH,” siger Eigil Kjeldsen.

Udover øget sensitivitet er en fordel ved aCGH-metoden, at resultatet fra prøven kommer hurtigt, påpeger Eigil Kjeldsen.

”Det skal gerne være sådan, at man får analyseresultatet inden for en tidsramme, som klinikerne kan bruge. Med kromosomundersøgelse efterfulgt af aCGH kan man have resultatet inden for tre-fire dage efter, at man har modtaget knoglemarvsprøven på patienten,” siger han.

I modsætning hertil er en af de andre nyere sekventeringsmetoder, next generating sequencing, så datatung, at de computere, der skal bruges til at aflæse svaret, skal arbejde i op imod 14 dage for at få tygget data igennem, for at identificere hvad der er af forandringer i forhold til standardgenomet, påpeger Eigil Kjeldsen.

Økonomi spiller ind på brugen

Hæmatologisk Afdeling R på Aarhus Universitetshospital var de første i Danmark til at indføre aCGH til hæmatologiske sygdomme, og afdelingen er det eneste sted, hvor metoden bruges som standardundersøgelse. Inden for voksenleukæmi har afdelingen udvalgt mindre grupper, som undersøges for genom-fejl ved hjælp af aCGH-teknikken, ligesom der kan være kliniske situationer, som bestemmer, om analysen køres eller ej. Ved børneleukæmi har man indført, at alle patienter får lavet både standardkromosomundersøgelse og aCGH.

At man ikke bruger aCGH som standardundersøgelse alle steder skyldes blandt andet økonomi, mener Eigil Kjeldsen.

”Selve arrayet, kemikalier og licensen til det software, der skal bruges for at aflæse resultatet af undersøgelsen, koster i direkte omkostninger 5-6.000 kr. per analyse. Hertil kommer de mange mandetimer, der går med at lave selve analysen. Man er nødt til at sætte en bioanalytiker af en hel dag,” siger Eigil Kjeldsen.

Han påpeger, at det dog er en fordel ved aCGH, at man med teknikken kan undersøge mellem fire og 12 patienter ad gangen.