Denna webbsida är endast avsedd för läkare och sjukvårdspersonal med förskrivningsrätt.

Nytt machine learning-verktyg för snabb upptäckt av biomarkörer från strålbehandling

Flera veckors sökande efter biomarkörer i cancerprover har nu kortats ner till sekunders eller på sin höjd minuters arbete. Genom ett samarbetsprojekt mellan Bioinformatics and Data Centre (BDC) och Britta Langens vid Sahlgrenska Cancer Center, har ett machine learning-program utvecklats som bland annat kan visa effekter av strålbehandling på olika vävnader samt ge indikation på om stråldoser behöver justeras.

Bioinformatiker Björn Andersson och enhetschef Marcela Dávila vid Bioinformatics and Data Centre (BDC). Foto: Charbel Sader.

– Att identifiera biomarkörer för strålningsdosimetri med hjälp av maskininlärning är ett relativt nytt sätt att arbeta med inom cancerbehandling, vilket tidigare varit ett manuell och tidskrävande metod som också kan påverkas av den mänskliga faktorn. Genom försök på mus och råtta har dessutom Britta Langens en mycket stor mängd data där olika typer av strålning utförts på vävnader så som njure, lever och lungor. För att få en ännu mer effektiv och säker analysmetod vände de sig till oss, säger Björn Andersson som är bioinformatiker och den som utvecklat programmet.

Optimera algoritmer

Genom att anpassa och optimera algoritmer i programmeringsspråket R, har verktyget skräddarsytts för att snabbt kunna köra igenom de upp emot 10 000 gener som kan finnas i ett enda prov. Men verktyget kan också med enkelhet läras om för att och kunna analysera andra typer av expressionsdata, exempelvis från proteiner.

– De vinster vi får rent metodologiskt blir att vi dels inte behöver leta manuellt efter biomarkörer en gen åt gången, vilket sparar mycket tid. Dessutom kan vi minska eller i många fall eliminera den mänskliga faktorn eftersom dataanalysen blir automatiskt reproducerbar och enkelt kan verifieras, vilket ger säkrare data utan risk för mänskliga feltolkningar eller missar, säger Björn.

Patientnytta största vinsten

I slutändan är de största vinsterna de som kommer patienterna till gagn.

– Genom snabb och säker analys av data kan patienter följas genom strålbehandlingen på ett helt nytt sätt där optimal och individanpassad cancerbehandling är målet, säger Björn som också lyfter fram framtida möjligheter så som ett webbaserat verktyg där data kan laddas upp och enkelt analyseras utifrån olika behov och prover.

Upptäckt av gener bakom hjärntumör

Ett internationellt team med deltagande från Umeå universitet har spårat varianter i sju gener som har betydelse för uppkomsten av gliom, den vanligaste formen av hjärntumör. Resultaten av studier utan motstycke i världen är publicerade i tidskriften Science Advances.

Beatrice Melin, professor och överläkare vid Institutionen för strålningsvetenskaper. Foto: Mattias Pettersson.

Teamet bakom studierna heter The Gliogene Consortium, som bildades 2007 och som består av omkring 25 forskare från 15 olika centra. Sedan starten har de tillfrågat 15 000 patienter med hjärntumör om deras familjehistoria av hjärntumörer och cancer, och samlat in blodprov.

– Det är den största samlingen av gliomfamiljer i världen, säger Beatrice Melin, professor och överläkare vid Institutionen för strålningsvetenskaper, Umeå universitet, som grundade konsortiet tillsammans med Melissa Bondy vid Stanford University.

I Sverige får ungefär 500 personer gliom varje år, och både unga och gamla kan insjukna. Gliogene-konsortiet har arbetat med att förstå de genetiska orsakerna för gliom. Att flera personer i samma familj drabbas av gliom är lyckligtvis ovanligt; det förekommer i ungefär 5 procent av alla fall.

Gentest och behandlingar?

En nyligen avslutad studie omfattade 203 gliompatienter från 189 gliomfamiljer. Teamet såg en överrepresentation av 54 varianter i 28 gener, inklusive sju gener påverkade av sällsynta skadliga mutationer. Det gäller bland annat genen HERC2.

– Vår studie är den första som kopplar HERC2 till gliom. Vi behöver nu hitta fler gliomfamiljer som har HERC2-genanlagen för att kunna förstå vilken typ av gliom dessa individer riskerar att få och hur stark genomslagskraft genanlaget har. Först när man vet det, så kan se om man kan erbjuda någon form av gentest till familjemedlemmar i dessa familjer. Ett annat möjligt sätt att kunna använda kunskapen är om det skapas målinriktade behandlingar mot genen, då kan det även användas för gliom. Det är en utveckling av forskningen som jag gärna skulle vilja se i framtiden, säger Beatrice Melin.

Barn som insjuknar i cancer ska få en mer precis diagnostik och behandling

Regeringen fortsätter att stödja Genomic Medicine Swedens (GMS) pilotprojekt för att kunna erbjuda helgenomsekvensering till alla barn som diagnosticerats med cancer. Det är en metod som bland annat ger bättre diagnostik och en mer individanpassad behandling möjligt.

– Barn som drabbas av cancer ska erbjudas bästa möjliga vård. Det ska vara en självklarhet för både barnet, dess anhöriga och samhället i stort. Genom att erbjuda alla barn med cancer helgenomsekvensering har vi tagit ett mycket viktigt steg inom barncancervården, ett steg som möjliggör en mer precis diagnos och effektivare behandling. Det gör också Sverige till ett föregångsland inom detta område, säger sjukvårdsminister Acko Ankarberg Johansson.

Regeringen avsätter 10 miljoner kronor för att inom ramen för projektet Genomic Medicine Sweden genomföra piloter för att implementera genetisk och molekylär diagnostik i klinisk praxis. Detta är en fortsättning av det arbete om genomfördes 2022 och som ledde till att samtliga barn med cancer idag erbjuds helgenomsekvensering.

Helgenomsekvensering är ett mycket viktigt verktyg för att bekämpa barncancer och som ökar kunskapen kring orsakerna till barncancer, möjliggör en snabbare och mer precis diagnos samt en mer effektiv behandling. Ett av målen i den nationella life-science strategin är att Sverige ska vara ett föregångsland när det gäller att implementera individanpassad diagnostik och behandling i hälso- och sjukvården. Projektet Genomic Medicine Sweden Barncancer är en central del för att förverkliga det målet.

Socialstyrelsen får i uppdrag att betala ut medlen till Region Skåne som ansvarar för att i samverkan med styrgruppen för GMS fördela medlen till övriga parter inom projektet.

Fler patienter med akut leukemi kan vårdas hemma – arbetet prisas

Årets vinnare av Diabasen är verksamheten hematologi och verksamhetsområde hematologi, onkologi och strålningsfysik vid Skånes universitetssjukvård. Vinsten består av ett konsthantverk i diabas och 120 000 kronor.

Louise Öhrström, sjuksköterska, Therese Grant, sjuksköterska, Anna Lübking, läkare, Johan Theander, sektionschef och Malin Axelsson, områdeschef, hematologen vid Skånes universitetssjukvård, tog emot priset Diabasen.

Diabasen är Region Skånes pris för bästa förbättringsarbete inom den offentligt drivna vården och delas ut en gång om året. I år har konkurrensen om priset varit extra hård med 26 inkomna nomineringar, varav tre gick vidare till en slutlig bedömning. Den vinnande verksamheten har gjort att fler patienter med akut leukemi nu kan vårdas hemma. Den som är sjuk kan nu själv sköta sin cytostatikabehandling med hjälp av en mobil pump, med bibehållen patientsäkerhet.

– Patienterna överlag är väldigt nöjda, de upplever ett ökat välmående och förbättrad återhämtning och tycker att det är lättare att ta sig an de psykosociala påfrestningar som sjukdomen innebär, säger Louise Öhrström, sjuksköterska på hematologen, Skånes universitetssjukvård.

Tillsammans med kollegorna tog hon på torsdagen emot priset i samband med hälso- och sjukvårdsnämndens sammanträde.

– Det känns fantastiskt att få uppskattning härifrån också – i vanliga fall får vi ju så mycket uppskattning från patienterna, säger Johan Theander, sektionschef på hematologen.

Patienten mer delaktig
Arbetet har lett till förbättrad livskvalitet för personer med akut leukemi, som nu i större omfattning kan vårdas i hemmet. Utöver alla fördelar för patienterna, har lösningarna lett till att kapacitet har frigjorts i vården.

Anna Mannfalk (M), regionråd och ordförande i hälso- och sjukvårdsnämnden, var den som delade ut priset:

– Det är roligt att belöna ett förbättringsarbete som fokuserar på att förbättra behandlingsupplevelsen för en grupp patienter som är utsatta för svår sjukdom. Resultaten är imponerande för patienterna men även för medarbetarna.

– Ett viktigt förbättringsarbete med fokus på personcentrering, som utgår från individens behov och stärker patienternas egen förmåga att blir delaktig i sin behandling, säger Pia Lundbom, hälso- och sjukvårdsdirektör i Region Skåne.

Ny metod räknar hur många RNA-molekyler som tar sig in i cellen

Forskare vid Lunds universitet har utvecklat en metod för att mäta hur många RNA-molekyler som levereras in i en cell. Kunskapen är värdefull när man undersöker dosmängd vid RNA-läkemedels- och vaccinforskning, inte minst inom områden som cancer, virus- och bakterieinfektioner.

Det orangea i bilden är dubbelsträngade RNA-molekyler, siRNA, som levererats till livmoderhalscancer-celler (cellkärnorna visas i blått). Den diffusa orangea signalen runt kärnan är från RNA som nått det inre av cellen, cytosolen. Bild: Hampus Hedlund.

Under pandemin blev det tydligt vilka möjligheter de genetiska budbärarmolekylerna (mRNA) öppnar upp för, då man för första gången utvecklade och använde ett mRNA-vaccin. I det fallet handlade det om vaccin mot covid, men det har sedan 1990-talet pågått intensiva studier för att använda mRNA, så kallat budbärar-RNA, även för andra tillämpningar, bland annat som cancervacciner.

En annan användning av RNA som läkemedel bygger på så kallade siRNA. Det är små dubbelsträngade RNA-molekyler som kan användas för att stänga av eller nedreglera i princip vilken gen som helst, ett fenomen som kallas RNA-interferens.  Möjligheten att med siRNA nedreglera eller stänga av sjukdomsframkallande gener gör dem mycket attraktiva som potentiella läkemedel och ett flertal läkemedel som bygger på siRNA har blivit godkända de senaste åren.

Anders Wittrup, forskare vid Lunds universitet och onkolog på Skånes universitetssjukhus. Foto: Tove Smeds.

– Förhoppningarna är också stora kring hur terapier baserade på mRNA ska hjälpa våra kroppar att tillverka sina egna läkemedel för att behandla sjukdom. Detta görs genom att mRNA skickar instruktioner till kroppens celler om vilka proteiner som behöver produceras. Gemensamt för alla RNA-läkemedel är dock att man än så länge endast kan leverera RNA-molekylerna till några få organ, framför allt levern, vilket starkt begränsar vilka sjukdomar som kan angripas, säger Anders Wittrup, forskare vid Lunds universitet och cancerläkare vid Skånes universitetssjukhus, som lett studien.

Studien som har publicerats i Nature Communication och som letts från Lunds universitet, visar hur forskarnas metod kan användas för att räkna antalet RNA-molekyler som levereras in i en cell vid ett givet tillfälle, vilket kommer att vara vägledande i försöken att nå fler vävnader.

– Detta har inte gått att mäta på cellnivå tidigare. Det här ger verktyg som hjälper oss att beräkna så kallad dos-respons, alltså hur många molekyler behöver vi få in i en cell för en önskad effekt. Vi kan för första gången mäta ned till hundratalet molekyler i en enstaka cell. Detta är värdefullt i arbetet med att identifiera lovande nya metoder för att leverera RNA till vävnader och celler vi inte tidigare kunnat nå, som tumörer, säger Anders Wittrup.

Anders Wittrup och hans forskargrupp utvecklar metoder för att studera själva leveransen av RNA. De studerar även metoder för att bättre kunna leverera RNA till tumörer, för att på så vis kunna stänga av drivande cancergener och på så vis bromsa cancertillväxten.

Jonas Wallin, universitetslektor och forskare i statistik vid Lunds universitet. Foto: Tove Smeds.

Det finns flera utmaningar i utvecklingen av dessa läkemedel och vacciner. En handlar om att hur RNA ska ta sig till just de organ och vävnader där de gör nytta. En metod som fått stor användning i bland annat covid-vaccinen är att paketera RNA-molekylerna i mycket små fettpartiklar vilket underlättar leveransen av dessa molekyler till det inre av cellerna, men processen är för närvarande mycket ineffektiv och mindre än 1 procent av RNA-molekylerna tros hamna på rätt plats. För att forskarvärlden ska lyckas hitta lösningar behövs nya metoder som hjälper forskarna att se hur många av RNA-molekylerna som verkligen når in i cellerna de studerar.

Hur fungerar då metoden som lundaforskarna utvecklat?

Enkelt uttryck mäter forskarna signaler från RNA-molekylerna i cellen och med hjälp av matematiska och statistiska metoder kan de räkna ut hur många de är.

– Felmarginalen är väldigt liten. I de fall där vi har hög signal från cellerna vid mätning har vi cirka 10 procents felmarginal, medan vi vid svag signal hade 30 procents felmarginal. Det är väldigt stabila resultat, säger Jonas Wallin, forskare i statistik vid Lunds universitet och en av medförfattarna till studien.

Publikation

Single-cell quantification and dose-response of cytosolic siRNA delivery. Nature Communication, februari 2023, DOI: 10.1038/s41467-023-36752-1