Johan Botling är överläkare vid Akademiska sjukhuset och forskare vid Clinical Genomics i Uppsala. Han samarbetar med forskaren Helena Nord som leder ett forskningsprojekt för att utveckla arbetet vid sekvensering.
De knäcker koden
Text: Jennie Aquilonius Foto: Pernilla Sjöholm - REPORTAGET
februari 2019
PRECISIONSMEDICIN
Spiralens ledtråd
Horizont # 10 | 2019 februari

Rätt behandling till rätt patient. Det kallas precisionsmedicin och är framtidens cancervård. De senaste åren har den medicinska och tekniska utvecklingen öppnat dörren till behandlingar som skräddarsys utifrån information i våra gener. Sådan individualiserad cancervård kan förlänga liv och leda till bättre behandlingsresultat. Nu förbereder sig Sverige för ett paradigmskifte.

På Akademiska sjukhuset ses varje patient med lungcancer som en egen liten databas. Genom att utvinna data ur tumörernas dna kan läkarna hitta och attackera cancerns svaga punkter.

Det är här allting sker, säger forskaren Helena Nord och pekar på ett smalt svart streck i mitten på en liten genomskinlig glasskiva.

Det är vid strecket som maskinen läser av tumörens dna. Vi befinner oss på Molekylärpatologiska laboratoriet vid Akademiska sjukhuset i Uppsala. Här undersöker läkare och forskare genetiska förändringar i tumörer.

Den lilla glasskivan ska placeras i en av de tre brummande svarta maskiner som står på bänken i det smala rummet. Maskinerna ägnar sig åt så kallad sekvensering, NGS-analys, de avläser tumörens dna-kod och letar efter fel. Cancer bildas av skador i arvsmassan. Genom att upptäcka skadorna, felen i koden, kan läkarna välja mediciner som attackerar cancerns svagheter.

NÄR EN PATIENT MED cancer kommer till Akademiska sjukhuset tas först prover, biopsier. Johan Botling är överläkare vid Akademiska sjukhuset och forskare vid institutionen för immunologi, genetik och patologi vid Uppsala universitet. Han leder Uppsalas arbete inom Sveriges nationella satsning på precisionsmedicin, Genomic Medicine Sweden och har jobbat med området sedan 2008.

Han visar in i ett litet rum där det står en papplåda med smala glasskivor på bänken. Johan Botling plockar upp en av dem och håller den mellan tummen och pekfingret. Det ser ut som om någon har målat fem prickar med lila målarfärg på glasskivan. Det är tunna vävnader som har hyvlats från konserverade tumörbitar och biopsier och färgats för att patologen ska kunna se tumören i mikroskopet.

Tidigare kunde patologen bara tala om för den behandlande läkaren att patienten hade till exempel lungcancer och vilken typ av lungcancer. Klinikerna satte sedan in en behandling som attackerade alla växande celler i kroppen.

Numera hyvlar en biomedicinsk analytiker av ytterligare några skivor tumörvävnad. Men den här gången åker de ner i ett provrör.

Helena Nord är forskare och projektledare vid det nationella forskningscentret Science for life laboratory. Hon leder in oss i ett annat rum och trär på sig ett av de gulvitrandiga förklädena. Hon tar fram ett gäng små provrör och en stor pipett. På en hylla ovanför står lådor med kit som innehåller olika kemikalielösningar. Cancervävnaden är hård och full av proteiner, den måste brytas ner för att hon ska komma åt cellerna där dna-molekylen sitter.

– Vi blandar kemikalierna med vävnaden i provröret. De får stå i värme under natten och enzymerna bryter då ner proteiner och annat som vi inte är ute efter, förklarar hon.

Pipetten är Helena Nords vanligaste arbetsredskap. Hon har bearbetat dna-prover från 50 lungcancrar från gamla patientprover genom att tillsätta flera kemikalielösningar. Det gör att en sekvenseringsmaskin kan läsa av tumörens dna-kod. Dna:t placeras på flödescellen nere till vänster och sätts in i sekvenseringsmaskinen

EFTER ETT PAR DAGARS förberedelse hamnar det extraherade dna:t på glasskivan i sekvenseringsmaskinen. Det tar några timmar att utvinna datan. Sedan sprutar maskinen ur sig miljarder bokstäver: A, C, G och T. De står för dna:ts byggstenar, kvävebaserna adenin, cytosin, guanin och tymin. Ordningen de sitter i utgör vår dnasekvens, vår ärvda genetiska information.

Bokstäverna ska följa ett visst mönster och till exempel ett T har bytt plats med ett G tyder det på en mutation, en genskada. Problemet är bara att människor är genetiskt olika och därför har naturliga variationer i sitt dna. De ska inte blandas ihop med mutationerna.

– Det är en utmaning att skilja på slumpmässigt brus och det vi är ute efter, säger Johan Botling.

Här har teamet tagit hjälp av en bioinformatiker, en IT-utbildad civilingenjör, som tar hand om rådatan och instruerar datorprogrammet vad det ska leta efter och inte. Bioinformatiker har också utvecklat ett program som visar vilka gener som har en mutation, var de finns och vilken sorts mutation det handlar om.

dna:ts byggstenar

– Bioinformatiker fanns inte inom sjukvården för några år sedan, i dag kan vi inte arbeta utan dem, säger Johan Botling.

Patologen analyserar därefter den behandlade datan och ser om tumören har särskilda genförändringar som klinikerna kan rikta mediciner mot. Två av de mest kända generna där mutationer ofta förekommer, och som Akademiska sjukhuset har jobbat längst med, heter EGFR och ALK.

– En del genmutationer har en stark koppling till läkemedel som finns i dag, andra en svagare koppling och andra ingen alls, säger han.

Patologen rapporterar vidare till onkologen. På veckans multidisciplinära rond diskuterar de tillsammans med lungläkare, röntgenläkare och thoraxkirurg vilken behandlingsstrategi som blir bäst. Om patienten ska opereras, få strålning, cytostatika eller ett precisionsläkemedel.

Om vi testar 500 gener kan vi täcka in flera tumörtyper och nästan alla cancermediciner som finns i en enda analys, tjong bara!

Patienter kan också bli resistenta och sluta svara på precisionsläkemedlen. Cancern kan ha fått ytterligare en genetisk förändring eller helt enkelt kastat ut den gen som behandlingen riktade in sig på. Läkarna tar ett nytt prov och gör en ny sekvenseringsanalys. Den visar precis hur resistensen ser ut.

– En del precisionläkemedel finns i flera generationer och patienten kan hoppa på version två eller till och med tre. I annat fall får patienten gå tillbaka till standardbehandling, som cytostatika eller strålning, säger Johan Botling.

NÄR JOHAN BOTLING började jobba med precisionsmedicin 2008 kunde maskinerna läsa av en liten del av en enda gen i taget. Allt dna hackades upp i småbitar och så valde forskarna den bit de ville titta på. 2015 klarade maskinerna av att analysera mellan tio och tjugo hela gener. Det har nu blivit standard för lungcancerpatienterna. Labbets tre sekvenseringsmaskiner genomför tusentals analyser om året.

Men nu har nästa generations sekvensering kommit. Sedan ett år leder forskaren Helena Nord tillsammans med kollegan Lotte Moens ett utvecklingsprojekt inom det här området. I dag kan forskarna välja ut över 500 hela gener och läsa av allihop samtidigt. Johan Botling förklarar att det ger otroligt mycket mer information än tidigare.

– Om vi testar 500 gener kan vi täcka in flera tumörtyper och nästan alla cancermediciner som finns i en enda analys, tjong bara! Det är häftigt. Nu jobbar vi stenhårt med att få till de här stora analyserna med 500 gener, säger han.

I utvecklingsprojektet ingår 50 lungcancrar från gamla patientprover och från varje tumör sekvenseras 550 gener. Den stora frågan nu är hur teamet på ett bra och säkert sätt ska analysera de enorma mängder data som genereras. Nu för tiden går varje patient runt som en egen liten databas.

– Vi jämför med tumörprover där vi redan vet vilka mutationer patienten har. Vi ska åtminstone kunna plocka upp det vi vet i dag, och inte missa någonting, säger Johan Botling.

Tumörvävnaden konserveras och blir en tjock klump. En biomedicinsk analytiker skär av en skiva på ungefär fem millimeter och gjuter in i paraffin. Sedan hyvlas en tunn skiva av, färgas och placeras på en glasskiva som patologen studerar i mikroskop för att ställa diagnos.

ONKOLOGERNA STÅR PÅ TÅ och frågar honom varje vecka när metoden blir tillgänglig i vården. De får svaret att det förhoppningsvis sker i början av 2019, i alla fall i liten skala.

Det som är begränsande, förklarar Johan Botling, är att det bara finns mellan tio och tjugo precisionsläkemedel i dag. Men många nya står i kö för att bli godkända.

– Snart finns det hundra läkemedel, och då har vi förhoppningsvis redan diagnostiken på plats. Nyttan av den stora analysen vi sätter upp nu kommer under de närmaste åren. Det finns också olika typer av mönster i hur en cancer förändras, de kan utläsas i de stora analyserna, men inte i de små.

I dag drömmer Johan Botling om en ny teknik som troligtvis blir verklighet i vården om fem till tio år. Det handlar om singelcellsanalyser.

– Då kan du titta på varje enskild tumörcell och analysera exakt vad den har för förändring. Alla tumörceller har inte samma mutationer. Då kommer vi att inte bara kunna göra precisionsmedicin på varje patient utan på varje enskild del av tumören.


OM FORSKNINGSPROJEKTET

FORSKNINGSPROJEKTET OM precisionsmedicin vid Akademiska sjukhuset i Uppsala ingår i det nationella projektet Genomic Medicine Sweden där flera universitetssjukhus samarbetar med att testa olika alternativ. I Uppsala sker arbetet genom samarbetsplattformen Clinical genetics Uppsala där Akademiska sjukhuset, Uppsala universitet och forskningslabbet SciLifeLab ingår. Helena Nord är anställd av Uppsala universitet och Johan Botling av Akademiska sjukhuset.

Ladda ner hela numret här

Prenumerera

Prenumerera på nästa nummer 

Få nästa nummer av Horizont i din brevlåda eller inkorg.

MLTSE1900876-01