På senare år har cancervården fått ett nytt vapen i sin arsenal: immunterapi. Nu tar forskningen ett språng framåt med hjälp av mikrochipbaserade metoder utvecklade i Sverige. Målet är att kunna behandla fler cancerformer och bota fler patienter.
Projektanslag 2018
Translating mechanisms of cytotoxicity in natural killer cells and gamma-delta T cells into next generation cell-based cancer immunotherapy
Huvudsökande:
Professor Björn Önfelt
Medsökande:
KTH
Martin Viklund
Karolinska Institutet
Karl-Johan Malmberg
Michael Uhlin
Lärosäte:
KTH
Beviljat anslag:
31,2 miljoner kronor under fem år
Immunterapi är idag en lovande behandling mot cancer, framför allt leukemi. Men fortfarande återstår många frågor om hur behandlingen ska kunna bli så effektiv som möjligt – och svaren måste sökas i detalj på cellnivå.
Inom immunterapi utnyttjar man människans eget immunförsvar. Där finns vita blodkroppar som har förmågan att känna igen och döda tumörceller. Forskare vill så noggrant som möjligt studera hur det går till när olika immunceller upptäcker och bryter ner tumörcellerna.
För att kunna studera dessa så kallade mördarceller har en forskargrupp vid KTH och Karolinska Institutet byggt upp en unik teknisk plattform. Björn Önfelt är professor i biofysik och leder forskningen som överbryggar flera ämnen.
– Vårt framgångsrecept är att vi rör oss i gränslandet mellan fysik och immunologi, berättar han.
Detaljstuderar celler på mikrochip
Den tekniska plattformen består av olika mikrochipbaserade metoder. En metod består av en miniatyrvariant av den klassiska testplatta som används inom biomedicinsk forskning. På mikrochipet finns som mest drygt 30 000 brunnar tätt placerade på en yta inte mycket större än en tumnagel. I varje brunn samlar forskarna ett visst antal tumörceller och angripande mördarceller och kan observera beteendet och funktionen hos enstaka celler.
– Styrkan är att vi kan följa många individuella celler under lång tid. Samtidigt som vi får detaljerad information om enstaka celler så får vi också information om en större population.
Fokus ligger på två olika typer av mördarceller: NK-celler (från engelskans natural killer cells) och T-celler. Cellerna beter sig på olika sätt. Vissa är ibland inaktiva, medan andra rör sig energiskt och har förmågan att döda flera cancerceller under kort tid.
– Vi ser i våra experiment att det ofta finns en grupp celler som dödar tumörceller väldigt effektivt, och det är klart att vi är intresserade av att veta mer om just de cellerna och varför de är så effektiva, säger Björn Önfelt.
Försöker skapa en helhetsbild
En grundläggande uppgift går ut på att karakterisera cellernas egenskaper. Strävan är att få en så komplett bild som möjligt och därför måste man kombinera studier av cellernas biokemi med analyser av deras funktion.
– Det finns en hel del molekyler både i och utanpå tumörerna och immuncellerna som reglerar cellbiologiska processer som vi ännu inte har tillräckligt bra koll på, förklarar Björn Önfelt.
Genom att ta reda på hur processerna ser ut i detalj kan det i framtiden bli möjligt att bättre styra hela cellpopulationer till att bli mer effektiva. Men det kan vara snårigt att reda ut alla samband. Det är inte nödvändigtvis så att de celler som på pappret verkar bäst är det även på lång sikt – att de kan överleva i en patient eller bibehålla sin förmåga att döda tumörceller.
– Det kan finnas önskvärda funktioner som vi idag inte har tillräckligt bra koll på.
En framtidspotential knyts till en subgrupp av T-celler, så kallade gamma-delta-T-celler, som delar många egenskaper med NK-cellerna. Än så länge vet man för litet om dessa T-cellers biologi för att utnyttja deras fulla kapacitet, men de har många attraktiva egenskaper. Eftersom det är komplicerat att ta fram specifika celler som matchar mellan donator och patient drömmer många om att hitta en cell som kan passa alla.
– En universell cell skulle vara en guldgruva och den här celltypen är en bra kandidat för det, konstaterar Björn Önfelt.
Mikrotumörer i 3D
En kompletterande metod går ut på att ta fram mikrotumörer i 3D. Metoden består av ett mikrochip i kombination med en ultraljudsgivare. Ultraljudsgivaren förmår chipet att vibrera med en bestämd frekvens.
– Om man har brunnar av en storlek som matchar frekvensen så uppstår en stående våg som leder in cellerna mot mitten av brunnen. Är det rätt celltyp börjar de att växa i klump istället för i ett monolager. På det sättet kan vi skapa mikrotumörer som vi sedan kan använda som ett modellsystem för solida tumörer.
Mördarcellerna reagerar på ett annat sätt i en tredimensionell miljö jämfört med en plan yta och det finns skillnader i vilka molekyler som uttrycks på cellytan. Björn Önfelt demonstrerar genom att spela upp ett filmklipp som visar en tumör som ligger omgiven av kollagen och med angripande mördarceller runtom.
– På filmen ser vi hur NK-cellerna rör sig inom en tidsram på 24 till 48 timmar och vi kan se hur tumören successivt går sönder och bryts upp.
Ett projektanslag från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse gör det nu möjligt att förbättra och vidareutveckla teknikplattformen.
– Hela forskningen tar ett språng framåt. Vi kan utforska fler grundläggande frågor, men också hjälpa till med en noggrann karakterisering av cellprodukter som redan används terapeutiskt. En viktig drivkraft är att vår forskning ska bli till nytta för patienterna, säger Björn Önfelt.
Text Nils Johan Tjärnlund
Bild Magnus Bergström
