Duke University: nieuwe hulpmiddelen ontwikkelen om kanker te bestrijden

Onderzoekers van Duke creëren nauwkeurigere benaderingen om tumoren te stoppen

Decennia lang bestond de medische behandeling van kanker doorgaans uit chemotherapie, bestraling of een operatie, alleen of in combinatie. Maar de zaken veranderen snel. Tegenwoordig komen er nieuwe benaderingen beschikbaar, zoals immuuntherapieën en gerichte therapieën, en er zijn er nog veel meer in onderzoek en ontwikkeling. In veel gevallen zijn de nieuwe behandelingen effectiever, met minder bijwerkingen.

"Het is een opwindende tijd om kankeronderzoek en -ontdekking te doen", zegt Colin Duckett, PhD, hoogleraar pathologie, interim-voorzitter van de afdeling Farmacologie en Kankerbiologie, en vice-decaan voor basiswetenschappen.

"We gaan een tijdperk binnen waarin we een nieuwe reeks hulpmiddelen hebben die we kunnen gebruiken om kanker te behandelen."
-Colin Duckett, PhD

Onderzoekers van het Duke Cancer Institute (DCI) en van de hele School of Medicine helpen deze nieuwe hulpmiddelen te creëren, gevoed door de kennis en ervaring van experts uit een breed scala aan disciplines.

Kankeronderzoek is bij DCI altijd een teamactiviteit geweest.

“DCI werd tien jaar geleden speciaal opgericht om barrières tussen disciplines te slechten en zo collaboratief onderzoek en multidisciplinaire interactie te stimuleren”, zegt DCI-uitvoerend directeur Michael Kastan, MD, PhD, de William en Jane Shingleton Distinguished Professor in Farmacologie en Kankerbiologie.

Olie op het vuur wordt gegooid door het Duke Science and Technology (DST)-initiatief, dat tot doel heeft collaboratief onderzoek te katalyseren en te ondersteunen ten dienste van het oplossen van enkele van 's werelds meest urgente problemen, waaronder kanker.

De nieuwe instrumenten, hoewel gevarieerd, vertegenwoordigen allemaal vooruitgang in de gepersonaliseerde kankergeneeskunde. Gerichte behandelingen worden gekozen op basis van de genetische signatuur van de tumor van een patiënt. Sommige immuuntherapieën gaan nog verder met personalisatie, door de eigen immuuncellen van een patiënt te manipuleren om een behandeling voor alleen die persoon te creëren.

Om behandelingen af te stemmen op patiënten, heeft de multidisciplinaire Duke Molecular Tumor Board, onder leiding van John Strickler, MD, HS'11, En Matthew McKinney, MD'06, HS'06-'09, HS'10-'13helpt aanbieders bij het identificeren van beste praktijken, nieuw goedgekeurde behandelingen of klinische onderzoeken voor gevorderde kankerpatiënten op basis van genetische sequencing van hun tumoren.

“In de precisiekankergeneeskunde – de juiste therapie voor de juiste patiënt op het juiste moment – komen al deze dingen samen: de gerichte therapieën, de immuuntherapie, zelfs standaardchemotherapie, dat maakt allemaal deel uit van de precisiekankergeneeskunde.”
-Michael Kastan, MD, PhD

Immunotherapie

Immunotherapie heeft tot doel de kracht van het immuunsysteem te benutten om kanker te bestrijden. Dat kan betekenen dat het immuunsysteem wordt geactiveerd, uitgeputte immuuncellen worden gestimuleerd, of immuuncellen worden geholpen kankercellen te vinden door ze daarheen te begeleiden of door de 'goede kerel'-vermommingen van kanker te verwijderen.

Duke's Center for Cancer Immunotherapy ondersteunt deze inspanningen door veelbelovende fundamentele wetenschappelijke ontdekkingen te identificeren en teams samen te stellen om deze ideeën in behandelingen te vertalen.

“Er zijn hier zoveel fundamentele onderzoekers van wereldklasse die ontdekkingen doen...”
-Scott Antonia, MD, PhD

“…ontdekkingen die potentieel vertaalbaar zijn als immunotherapeutische strategieën”, zegt Scott Antonia, MD, PhD, hoogleraar geneeskunde en oprichter en directeur van het centrum. “Dat is wat mij motiveerde om naar Duke te komen, vanwege de geweldige kans om met fundamentele wetenschappers te communiceren om nieuwe immunotherapeutica te ontwikkelen en deze in de kliniek te krijgen.”

Antonia gelooft dat immunotherapie het potentieel heeft om een revolutie teweeg te brengen in de behandeling van kanker, maar er moet nog meer werk worden verzet om de belofte ervan waar te maken. ‘Het proof-of-principle is er,’ zei hij, ‘maar nog steeds kan slechts een relatief klein deel van de mensen overleven op de lange termijn. Als we de immunotherapeutische benaderingen kunnen aanscherpen, is dat onze beste kans.”

Een van de meest opwindende immunotherapiewerkzaamheden die door het centrum worden gefaciliteerd, is het verwijderen van de eigen T-cellen van een patiënt (een soort lymfocyt), deze in het laboratorium te manipuleren om ze effectiever te maken tegen tumoren en ze vervolgens weer in de patiënt te injecteren.

T-cellen kunnen in het laboratorium op verschillende manieren worden gemanipuleerd. Bij één benadering, CAR T-celtherapie genoemd, worden de T-cellen gemanipuleerd met een toevoeging van synthetische antilichaamfragmenten die zich binden aan de tumor van de patiënt, waardoor de T-cellen effectief rechtstreeks naar de tumorcellen worden geleid.

Bij een andere benadering, genaamd tumor-infiltrerende lymfocyten (TIL) adoptieve celtherapie, wordt de subset van de T-cellen van een patiënt die al hun weg naar de tumor hebben gevonden, geëxtraheerd en vervolgens tot grote aantallen gekweekt voordat ze aan de patiënt worden teruggegeven. Antonia en zijn collega's hebben onlangs een artikel gepubliceerd waarin de effectiviteit van TIL-expansie bij longkanker wordt aangetoond. "We doen nu het voorbereidende werk om klinische onderzoeken te ontwikkelen met behulp van deze aanpak bij hersentumoren, en het is onze bedoeling om ook uit te breiden naar veel andere vormen van kanker", zei hij.

Antonia wijst erop dat innovaties op het gebied van CAR T-celtherapie en TIL-therapie bij Duke mogelijk zijn dankzij samenwerking met wetenschappers in een reeks disciplines, waaronder antilichaamexperts zoals Barton Haynes, MD, HS'73-'75, de Frederic M. Hanes hoogleraar geneeskunde, en Wilton Williams, PhD, universitair hoofddocent geneeskunde en chirurgie, aan het Duke Human Vaccine Institute, en biomedische ingenieurs zoals Charles Gersbach, PhD, de John W. Strohbehn Distinguished Professor of Biomedical Engineering aan de Pratt School of Engineering.

Bovendien vereisen klinische onderzoeken voor dit soort cellulaire therapieën speciale faciliteiten om de cellen te ontwikkelen of uit te breiden, die worden geleverd door Duke's Marcus Center for Cellular Cures, geleid door Joanne Kurtzberg, MD, de Jerome S. Harris Distinguished Professor of Pediatrics, en Beth Shaz, MD, MBA, hoogleraar pathologie. “Het was een zeer productieve samenwerking die benadrukt hoe Duke in een unieke positie verkeert om immunotherapeutische strategieën te ontwikkelen,” zei Antonia.

Gerichte therapie

Gerichte therapieën maken gebruik van de zwakke plek van een tumor: een genetische mutatie bijvoorbeeld. Het voordeel is dat de behandeling alleen kankercellen doodt en geen gezonde cellen. De voorwaarde is het kennen van de genetica en biologie van de specifieke tumor, geen eenvoudige taak.

Trudy Oliver, PhD'05, die als Duke Science and Technology Scholar toetrad tot de faculteit Farmacologie en Kankerbiologie, bestudeert de ontwikkeling van kanker en de biologie van tumorsubtypen, met name plaveiselcellongkanker en kleincellige longkanker.

"Zelfs binnen kleincellige longkanker zijn er subgroepen die zich verschillend van elkaar gedragen", zei ze. Sommige van de behandelingen die ze heeft geïdentificeerd, bevinden zich in klinische onderzoeken

"Ons werk suggereert dat wanneer u de therapie op deze subgroepen afstemt, u een verschil in resultaat kunt maken."
-Trudy Oliver, PhD'05

Sommige van de behandelingen die ze heeft geïdentificeerd, bevinden zich in klinische onderzoeken.

Sandeep Dave, MD, Wellcome Distinguished Professor of Medicine, leidt een ambitieus project om de genomica van de meer dan 100 verschillende soorten bloedkanker te analyseren. Zijn project zal de diagnose van bloedkanker stroomlijnen en potentiële therapiedoelen blootleggen.

“Alle vormen van kanker komen voort uit genetische veranderingen die ervoor zorgen dat kanker kan overleven en gedijen ten koste van de gastheer,” zei hij. “Deze genetische veranderingen zijn een tweesnijdend zwaard: ze zorgen ervoor dat deze kankercellen kunnen groeien, maar aan de andere kant brengen ze specifieke kwetsbaarheden met zich mee die we mogelijk kunnen uitbuiten.”

Dave zei dat zijn achtergrond in computerwetenschappen, genetica en oncologie hem hielp bij het ontwerpen van het project, dat gebruik maakt van enorme datasets.

"We hebben het zware werk gedaan op het gebied van de ontwikkeling van instrumenten en de methodologie, die rijp is om te worden toegepast op elke andere vorm van kanker."
-Sandeep Dave, MD

Verschillen in kanker

De verschillen op het gebied van kanker worden veroorzaakt door een complex samenspel van elementen, waaronder toegang tot gezondheidszorg en andere hulpbronnen, institutionele barrières, structureel racisme en biologie, zoals vooroudersgerelateerde genetica. Sommige genetische biologische factoren en sociale elementen dragen bijvoorbeeld bij aan de verschillen bij veel soorten kanker.

“Kankerbehandeling nadert deze gepersonaliseerde ruimte waarin patiënten niet langer worden behandeld met een one-size-fits-all paradigma.”
-Tammara Watts, MD, PhD

“Het wordt steeds duidelijker dat er verschillen zijn in uitkomsten met betrekking tot ras en etniciteit”, zegt Tammara Watts, MD, PhD, universitair hoofddocent hoofd-halschirurgie en communicatiewetenschappen, en universitair hoofddocent gelijkheid, diversiteit en inclusie bij DCI. . "De zeer brede hypothese is dat er genetische vooroudersgerelateerde veranderingen zijn die een cruciale rol kunnen spelen in de uiteenlopende klinische resultaten die we elke dag zien bij onze kankerpatiënten."

Zelfbenoemde blanke patiënten met keelkanker geassocieerd met het humaan papillomavirus (HPV) hebben bijvoorbeeld betere resultaten vergeleken met zelfbenoemde zwarte patiënten, zelfs wanneer wordt gecontroleerd voor elementen als toegang tot gezondheidszorg, onderwijs en sociaal-economische status.

Watts werkt samen met bio-informatica-experts bij DCI om significante verschillen in genexpressie tussen de twee groepen te identificeren.

"Ik probeer verschillen aan het licht te brengen die van invloed kunnen zijn op kansarme patiënten op basis van ras en etniciteit," zei ze. “Maar er kunnen verschillen naar voren komen die nuttig kunnen zijn bij het ontwerpen van gerichte behandelingen voor een brede groep patiënten.”

Dat komt omdat een gerichte behandeling voor een bepaalde genetische expressie, die vaker voorkomt bij zwarte mensen, alle patiënten met die expressie zou helpen, ongeacht ras of etniciteit.

Watts is verre van de enige die onderzoek doet naar kankerongelijkheid bij DCI. Tomi Akinyemiju, PhD, universitair hoofddocent in de bevolkingsgezondheidswetenschappen, gebruikt epidemiologie om zowel biologische factoren als sociale elementen te bestuderen die bijdragen aan de ongelijkheid bij veel soorten kanker.

Jennifer Freedman, PhD, universitair hoofddocent geneeskunde, Daniel George, MD'92, hoogleraar geneeskunde, en Steven Patierno, PhD, hoogleraar geneeskunde en adjunct-directeur van DCI, bestuderen de moleculaire basis waarom prostaat-, borst- en longkanker agressiever en dodelijker zijn bij patiënten die zichzelf identificeren als zwart. Patierno, die al meer dan twintig jaar nationaal leider is op het gebied van onderzoek naar kankerverschillen, leidt het Duke Cancer Disparities SPORE (Specialized Program of Research Excellence), gefinancierd door het National Cancer Institute. De SPORE-subsidie ondersteunt deze onderzoekers en andere DCI-teams die zich bezighouden met borst-, long-, maag- en hoofd- en nekkanker.

“Een van de dingen die indruk op mij maakt, is dat [onderzoek naar kankerverschillen] een hoge prioriteit heeft binnen DCI”, zegt Watts, die in 2019 bij de faculteit kwam. “Deze groepen zijn actief betrokken en werken samen en stellen de vragen die verandering zullen aandrijven. patiënten met slechtere resultaten die verband houden met afkomst.”

Risico, detectie, onderschepping

Nog beter dan een kankerbehandeling is het helemaal vermijden van kanker.

Bij DCI, Meira Epplein, PhD, universitair hoofddocent in de bevolkingsgezondheidswetenschappen, en Katherine Garman, MD'02, MHS'02, HS'02-'06, HS'09, universitair hoofddocent geneeskunde, willen de incidentie van maagkanker verminderen door de detectie en behandeling van de bacterie Helicobacter pylori te verbeteren, die een cascade kan veroorzaken die tot maagkanker kan leiden. Epplein en Garman, ook gefinancierd door de Duke Cancer Disparities SPORE-subsidie, hopen dat hun werk de verschillen zal verkleinen, omdat H. pylori-infecties en maagkanker beide vaker voorkomen onder Afro-Amerikanen dan onder blanken.

Wanneer het voorkomen van kanker niet succesvol is, is het op één na beste moment om kanker vroegtijdig op te sporen en te behandelen. Een relatief nieuw concept in de kankerzorg is ‘onderschepping’, wat betekent dat kanker wordt opgespoord op het moment dat, of zelfs net voordat, deze begint.

“Het punt is om te voorkomen dat het zich ontwikkelt tot een volledige maligniteit”, zegt Patierno. “Met andere woorden, voorkom dat de kanker zijn eigen doellijn overschrijdt.”

Patierno ziet een toekomst voor zich waarin patiënten met pre-cancereuze aandoeningen of vroege kanker een pil kunnen nemen om de ontwikkeling van kanker een halt toe te roepen zonder cellen te doden – met andere woorden, een niet-cytotoxische behandeling, in tegenstelling tot standaard chemotherapie.

'We weten dat het er is, maar we gaan het niet vergiftigen, verbranden of uitsnijden, want dat heeft allemaal bijwerkingen. We gaan een niet-cytotoxische manier vinden om te voorkomen dat het zich verder ontwikkelt. Dat is het doel.”
-Steven Patierno, PhD

Lees over alumni die een verschil maken
in kankeronderzoek en -zorg:

Het veranderen van de status quo: Lori Pierce MD'85

De hele persoon behandelen: Arif Kamal, MD, HS'12, MHS'15

Richten op de zaden van kankergroei: Eugenie S. Kleinerman, MD'75, HS'75

Een ontdekking die uit het niets komt: Bill Kaelin, BS'79, MD'82

Verhaal oorspronkelijk gepubliceerd in DukeMed Alumni News, herfst 2022.

Lees meer van DukeMed Alumni News

Originele artikelbron: Hertog Vandaag