Predicting brain metastasis in cancer by exosome analytics
- Reference number
- SIP21-0106
- Project leader
- Lewensohn, Rolf
- Start and end dates
- 230101-271031
- Amount granted
- 3 120 678 SEK
- Administrative organization
- Karolinska Institutet
- Research area
- Life Sciences
Summary
Main objectives: Metastatic spread to the brain is a clinical problem for lung cancer (LC) patients (pts). Predicting the risk of brain metastases (BM) could improve survival and quality of life. Small extracellular vesicles (sEVs) is a mirror of the tumor in blood and have been shown to foster cancer’s pre-metastatic niche. We will collect blood samples of early-stage LC pts, extract and analyze exosome cargo followed by genomics/proteomics/bioinformatics to establish an early predictor for BM of LC-pts. Workplan: (1) Collection of pre-surgery plasma samples gathered from early-stage LC pts for sEVs profiling. Matched pts with BM, extracranial metastasis or without any metastasis will be identified (total n~500). (2) Epithelial-derived sEVs isolation followed by RNA sequencing and protein analysis (proximity extension assay). (3) Bioinformatics of RNA/protein results to identify BM-predictor profile. (4) Validation of candidate markers in another LC cohort by RT-Q-PCR and ELISA allowing a sEVs signature predictive for BM to be established which potentially can be taken into innovative biosensor applications. Expected outcomes: (1) A rapid and simple assay for LC- BM prediction. (2) Commercialization of the assay (Sweden-Israeli start-up venture). (3) Advances in the field of rapid sEV analysis in clinical scenarios and involving the biosensor field. (4) Development of additional organ-specific metastasis prediction tools based on the same strategy.
Popular science description
Utvecklingen av målstyrda läkemedel har ökat livslängden för patienter med lungcancer (LC). Med förlängd överlevnad ökar också risken för spridning av sjukdomen till hjärnan d.v.s. hjärnmetastaser. Möjligheterna att behandla hjärnmetastaser styrs av antal och storlek och en tidig upptäckt är därför viktig. Enstaka små, tidiga metastaser kan framgångsrikt behandlas med stereotaktisk strålterapi. Vid mer omfattande spridning av hjärnmetastaser är exempelvis läkemedelsbehandling mer effektiv om metastaserna är små. Idag används olika bildanalyser för att kartlägga om metastaser föreligger hos LC-patienter men vi vet inte vilken risk den enskilde patienten har för att utveckla hjärnmetastaser. Vårt fokus är att kunna förutsäga en patients risk för detta via analys av patientens tumör i lungan samt i nanopartiklar som tumören släpper ut i blodet. På Karolinska har vi samlat in ett stort antal LC-tumörer där vi har information om patienterna utvecklat hjärnmetastaser eller inte och där vi tagit blodprover vid tid för kirurgi. Genom ett samarbete med en forskargrupp vid Sheba sjukhuset i Israel har vi en bra möjlighet att utöka materialet och studera vad som driver LC till att sprida sig till hjärnan. Våra tekniska kompetenser är komplementära så att vi arbetar med proteiner knutna till nanopartiklarna medan man på Sheba sjukhuset studerar genuttryck och har avancerad bioinformatik att uttolka data. Vi och Sheba gruppen har redan upptäckt gener som preliminärt kan kopplas till risk för hjärnmetastaser. Vårt mål är nu att gemensamt med Sheba gruppen försöka hitta skillnader i nanopartiklar s.k. extracellulära vesikler i blodet som kan förutsäga en enskild patients risk att utveckla hjärnmetastaser. Vidare vill vi försöka på detta sätt skapa en metod för att följa patienterna under behandling med avseende på sådan risk och även anvisa behandlingsmöjligheter för de patienter som utvecklar hjärnmetastaser.