Forskning om blod- och lymfkärl i Uppsala; Olof Rudbeck d.ä. f. 1630-1702! Avhandling 1653! vid Uppsala Univ.! f.o.m. 1658 prof.! vid Uppsala Univ.!
Forskning på Rudbecks tid! att se och beskriva!
Kort personalia, Lena Claesson-Welsh - Gymnasium, Na-program, Karlstad. - Läkarprogram, Uppsala Univ. - Forskningsprojekt under en sommar. - Doktorand, disputation 1984. - Professur 1997. Hur forskar vi idag: 1. Formulera mål (ny, bättre behandling av cancer) för forskningen som man väljer efter eget intresse, och vad som anses vara viktigt idag. 2. Testa hypotesen/idén i bra modeller (ex idén att blodkärl krävs för att cancer ska växa till). 3. Tolka utfall av experiment och dra slutsats. 4. Ta patent, publicera.
Blodkärlssystemet Vikt: 1 kg Yta: 4000-7000 m 2 4 times around the earth
Artärer och vener, syrerikt och syrefattigt blod!
Olika typer av kärl! Harvey & Rosenthal, Heart Development
Kapillär-bädden, där sker utbytet av syre, koldioxid och näring!
Nya blodkärl bildas från kapillärer, inte från stora kärl! stödjecell basalmembran endotelcell
Angiogenes; kärlnybildning! All växande vävnad blir kräver näre och syre när volymen överskrider några mm 3. Den relativa syrebristen stimulerar ANGIOGENES!
Hur bildas nya kärl? Existing blood vessel! 1. Splitting 3. Cirkulerande stamceller 2. Sprouting
Kärlbädden vilar!! Hos en frisk människa (man) är kärlbädden vilande och endotelcellerna lever länge, flera hundra dagar. Positivt reglerande faktorer,! som tex tillväxtfaktorer + _ Negative factors! Negativt reglerande faktorer,! tex endogena inhibitorer Men, när det behövs, startar angiogenes!
Delsteg ANGIOGENESIS i angiogenesen! 1. Invasion Factors 2. Proliferation, migration 3. Differentiation smooth muscle cell endothelial cell
Tillväxtfaktorn VEGF stimulerar sprouting 00:30 01:00 01:30 02:00 02:30 00:00 00:30 01:00 01:30 02:00 02:30 Adapted from Gerhardt 2003. Reproduced with permission from Rockefeller University Press. Copyright 2006.
Reglerad och oreglerad angiogenes! Fysiologisk angiogenes: under utvecklingen, vid sårläkning, ovulering, tillväxt av endometriet. Kontrollerad process som avstannar när behovet är syre/näring är uppfyllt.! Patologisk angiogenes: vid olika sjukdomstillstånd, som ex. tumörtillväxt, kroniska inflammationstillstånd som reumatoid artrit, diabetesretinopati. Oreglerad process som inte avstannar.!
Vad händer i endotelcellen! vid angiogenes?! 1. Tillväxtfaktor! Tillväxtfaktorreceptor! Inaktivt enzym! Nytt DNA och RNA! bildas! 3. Aktivt enzym,! tyrosinkinase! 2. Angiogenes! 4.
Vad är en tillväxtfaktor?! - Proteiner (äggviteämnen). - Stimulerar celler genom att binda till mottagarsubstanser på cellytan. - Olika tillväxtfaktorer har olika funktion och görs av olika celler. - Vascular endothelial growth factor ( VEGF) stimulerar till angiogenes. Produceras av samtliga kroppens celler. - Nobelpris 1986 till Stanely Cohen, Rita Levi- Montalcini, för upptäckten av tillväxtfaktorn EGF, epidermal GF. - Bidrar till sjukdomar! Mediciner mot tillväxtfaktorer.
Tyrosinkinas-receptorer; mottagarsubstans för tillväxtfaktorer Blume-Jensen & Hunter, Onc. Kinase Sign., 2001.
VEGF! - Den viktigaste tillväxtfaktorn för endotelceller! - Kallas också VPF, vascular permeability factor! - Produceras i större mängd vid hypoxi (syrebrist)! - Nästan alla tumörer producerar VEGF, som! stimulerar angiogenes i tumören, vilket under-! lättar tumörens tillväxt!
VEGF stimulerar angiogenes i tumörer, vilket under- lättar tumörtillväxt och tumörspridning Tumör VEGF Tumör VEGF
Angiogenic switch! Angiogenes behövs för utveckling från cancer in situ! (sovande cancer) till malign tumör Dysplastisk Intermediär Malign! Berger et al., Science 1999
Tumörkärl ser annorlunda ut Normala kärl Tumörkärl Reference: Thurston et al. Science. 1999;286:2511-2514.!
Stödjeceller lossnar från tumörkärl Normal Tumör Stödjeceller (röd) är tätt lindade runt normala kärl (grön) Dåligt organiserade stödjeceller (röd) runt tumörkärl (grön) Reference: Pasqualini R et al. Trends Mol Med. 2002;8:563-571.
Modeller för att studera angiogenes Primära endotelceller odlade på olika underlag (fibronektin eller kollagen),! i 2D eller 3D kulturer. Cytoskelett, kärnor! Växande celler;! 2D kultur på fibronektin! Differentierande, tub-bildande celler; 3D kultur på kollagen 3-D collagen or fibrin
Angiogenes i stamcells-aggregat (embryoid bodies)!
VEGF
Oxygen-induced retinopathy (OIR)! Syregas-inducerad retinopati! P 7 P 12 21% syre 75% syre 21% syre 75.0 O 2 Normoxia hyperoxia hypoxia
OIR ger skador i näthinnan, som liknar dem som uppstår vid diabetes Blodkärl Inflammatoriska celler
Modelltumörer i djur! Boehm T., et al.1997 Nov 27;390(6658):404-7.!
Angiogenes-inhibitorer i kliniska prövningar! Syntetiska inhibitorer: Framförallt riktade mot stimulerande faktorer, t.ex. antikroppar mot VEGF (anti-vegf) Endogena inhibitorer: Fragment eller konformationella varianter av kropps-egna proteiner - Bieffekter, toxicitet + Ofta känd mekanism - Okänd mekanism + Inga biverkningar eller resistens
Anti-VEGF behandling Tidiga effekter Sena effekter 1 Regression av existerande tumörkärl 1-7 3 Inhibition av nya tumörkärl 1,2,9,10 2 Normalisering av vaskulaturen 5-8 References: 1. Baluk P et al. Curr Opin Genet Dev. 2005;15:102-111. 2. Inai T et al. Am J Pathol. 2004;165:35-52. 3. Erber R et al. FASEB J. 2004;18:338-340. 4. Tong RT et al. Cancer Res. 2004;64:3731-3736. 5. Jain RK. Nat Med. 2001;7:987-989. 6. Jain RK. Science. 2005;307:58-62. 7. Lee CG et al. Cancer Res. 2000;60:5565-5570. 8. Willett CG et al. Nat Med. 2004;10:145-147. 9. Gerber HP et al. Cancer Res. 2005;65:671-680. 10. Warren RS et al. J Clin Invest. 1995;95:1789-1797.
Anti-VEGF behandling behöver ske kontinuerligt Dense vascularity 50% reduction in number of capillaries Complete revascularisation Tillväxt av kärl efter avslutad anti-vegf behandling kan bero på relativ syrebrist i tumören pga VEGF-neutralisering, på fortsatt produktion av VEGF, eller andra tillväxtfaktorer när VEGF är hämmat. *Anti-VEGF agent: AG013736 (VEGF tyrosine kinase inhibitor); terminal half-life of 2 to 5 hours. 2 References: 1. Kamba T et al. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2006;290:H560-H576. 2. Rugo HS et al. J Clin Oncol. 2005;23:5474-5483.
Tjocktarmscancer behandlad med VEGFneutraliserande antikroppar och cytostatika; tydlig men begränsad effekt Procent överlevnad! Cytostatika! Anti-VEGF beh.! och cytostatika Månader!
Angiogenes och ögonsjukdomar Diabetes retinopati, främsta orsaken till blindhet i västvärlden. A B C Diabetes näthinna A: Partiklar B: Angiogenes C: Blödning och ärrläkning
Ökad VEGF produktion vid diabetes! Aiello et al., NEJM 1994
Effekt av behandling med VEGFneutraliserande antikroppar Rosenfeld et al., NEJM 2006
Behandling mot blodkärl fungerar! - Men inte tillräckligt bra vid cancer! - Mer forskning behövs! Litteratur: Christofferson R et al. Läkartidningen 2002 Oct 17;99(42):4138-9, 4142-8