Metabolomikk kan bidra til raskere utvikling av legemidler

Metabolomikk i kliniske studier

Ved hjelp av metabolomikk kan man følge med på hvordan – og hvor - et nytt legemiddel virker i kroppen, og man kan luke ut studiedeltakere som ellers kunne ødelagt resultatene ved å ikke ta studiemedisinen som forskrevet.

- Med global metabolomikk blir de kliniske studiene enda bedre – både raskere og mer presise. Du får mange ekstra dimensjoner i dataene, og en fordel er at du også i ettertid kan ta en slags elektronisk biopsi – uten å måtte ta nye prøver av pasienten. I tillegg åpner det betydelig opp for muligheten for desentraliserte kliniske studier.

Det forteller Katja Benedikte Prestø Elgstøen og Helge Rootwelt.

De to er henholdsvis leder av Seksjon for metabolomikk og lipidomikk, og overlege ved Medisinskfaglig seksjon - begge ved Avdeling for medisinsk biokjemi ved Klinikk for laboratoriemedisin, Oslo universitetssykehus (OUS), Rikshospitalet. (Og ja, Helge er storebroren til Helse Sør-Øst-direktør Terje Rootwelt).

Men hva er egentlig metabolomikk?

- Ved hjelp av en enkelt bloddråpe fra en pasient eller studiedeltaker kan vi påvise tusenvis av metabolitter, altså små molekyler som er viktige i alle biokjemiske reaksjoner som skjer i kroppens vev, celler og kroppsvæsker. Vi kan se om - og eventuelt hvor - det er feil i én eller flere biokjemiske reaksjoner eller funksjoner. Vi kan se hva pasienten har fått i seg, enten det er snakk om mat eller giftstoffer, vi kan se hvilke medisiner som er tatt eller ikke tatt, og vi kan se hvordan disse virker i kroppen. Og dette kan vi som regel se lenge før det blir endringer i kliniske symptomer og tegn eller påviselig respons på bildediagnostikk eller tradisjonelle blodprøver, sier Elgstøen.

Nyttig verktøy for Dr. House

I klinikken kan metabolomikk blant annet bidra til å finne riktig diagnose på pasienter man ellers ikke finner ut hva feiler. Hvis bildediagnostikk og diverse laboratorieprøver ikke gir svar, kan man forhåpentligvis finne fasiten i metabolomet. Elgstøen og kollegene har blant annet bidratt til å finne svaret på en forgiftningsgåte, der en ung gutt ble kritisk syk. Kilden – en soppgift som er lite kjent utenfor Kina – fantes ikke i de omfattende, målrettede undersøkelsespaneler for forgiftningsmistanke i Norge og ble derfor ikke identifisert, men siden metabolomikken ser «alle» små molekyler, ble diagnosen stilt, og soppgiften er derfor nå inkludert i norske forgiftningspaneler.

Blant de beste i verden

Forskerne ved Oslo universitetssykehus er de eneste i Norge og blant noen svært få, om noen andre, i Europa som tilbyr analyser at metabolomet til klinisk bruk i regi av det offentlige helsevesenet. I laboratoriet i 3. etasje på Rikshospitalet har de over flere år bygget stein på stein, og har per dag et titalls forskere, inkludert PhD- og mastergradsstudenter, og sykehusansatte akademikere. Elgstøen ble sågar nylig invitert til å skrive hovedmetodekapittelet i Nature Publication Groups Springer Protocols, om nettopp klinisk bruk av metabolomikk.

Foto: Eline Feiring

Ønsker industrien velkommen

Hittil er det ikke gjort legemiddelstudier i Norge basert på global metabolomikk. Det skyldes at avdelingen hittil kun har konsentrert seg om akademisk forskning og klinikktjenester. Det blir det nå en forandring på.

- Den 15. oktober 2024 ble vi en egen seksjon, med ambisjoner og oppdrag om å bredde tilbudet – inkludert bidra til industristudier, sier Elgstøen.

Det biologiske materialet som kreves er minimalt; en dråpe blod eller annen vevsvæske eller en ørliten vevsbit. For eksempel kan pasienten selv stikke seg i fingeren og dryppe en dråpe blod på et egnet filterpapirkort. Dette kan fint gjøres hjemme ved kjøkkenbenken hvis det er mest praktisk. Akkurat som ved nyfødtscreeningen kan prøven sendes i posten – enten fra hjemmet, sykehjemmet, legekontoret eller lokalsykehuset.

Vel fremme på laboratoriet ved Rikshospitalet trykkes det ut en liten sirkel fra filterpapiret, som deretter analyseres og genererer en komplett oversikt over alle målbare metabolitter basert på deres fysiokjemiske egenskaper, molekylvekt og fragmenteringsmønster bestemt vha høyoppløselig væskekromatografi-massespektrometri teknologi. Alle data lagres elektronisk med de store mulighetene det gir  for bl.a. monitorering av behandlingseffekt og sykdomsprogresjon, inklusive påvisning av både tilsiktede/ønskede og utilsiktede/uønskede biokjemiske effekter av den medikamentelle intervensjonen. På toppen av det, vil man som oftest fange opp om pasienten ikke tar medikamentene som avtalt eller tar midler som ikke er forskrevet, siden de aller fleste medikamenter er små molekyler (dvs metabolitter) som fanges opp av metabolomikkanalysen.

Kan finne stadig nye svar

- Fordelen med global metabolomikk er at, fordi du høster «alt», sitter du ikke om et halvt år – med ny kunnskap eller nye sammenhenger – og mangler materiale. Da kan du bare gå inn i datasettet igjen og sjekke. Det blir litt det samme som når man gjør helgenomsekvensering og ser på hele genomet; Etter et år finner man kanskje ut at det er noen andre gener eller sekvensvarianter som er relevante for den aktuelle tilstanden, og du kan da gå tilbake igjen og hente ut de aktuelle genene. Fordelen med begge disse metodene er altså at du også i ettertid kan ta en slags digital biopsi og se på og etter det som i etterkant har blitt aktuelt, forklarer Elgstøen.

Hun understreker at ved oppdragsstudier er dataene oppdragsgivers eiendom.

- Vi finner en balanse mellom hvor mye dataanalyse som vi skal gjøre, og hvilken ekspertise oppdragsgiver selv har tilgjengelig. Vi renser og kvalitetssikrer dataene i en pre-prosessering, noe bare vi kan gjøre. Etter det kan vi gi fra oss dataene. Da kan oppdragsgivers forskere sitte sammen med oss eller, etter analysere dataene alene – etter opplæring fra oss.

Hypotesegenererende

Rootwelt legger til at det er en stor fordel i kliniske studier med mest mulig objektive data om behandling og behandlingseffekter.

- For eksempel kan man fange opp om enkelte studiedeltakere ikke har tatt studiemedisinen eller tar medikamenter som ikke er ordinert. Da kan slike pasienter og prøver ekskluderes for at resultatene fra dem ikke skal svekke studiens styrke og i verste fall bidra til at en reell behandlingseffekt ikke kan påvises.

- Eller du kan identifisere subgrupper av pasienter med spesielt god eller dårlig behandlingsrespons eller bivirkningsprofil. Hvis resultatet på gruppenivå ikke kan påvise god behandlingseffekt og akseptabel bivirkningsprofil, kan det likevel være en liten eller stor subgruppe som vil ha glede av tilgang til medikamentet. Metabolomikken kan bidra til denne utvelgelsen. Basert på den metabolske profilen og hvilke reaksjonsruter og molekylære nettverk som er skiller gruppene fra hverandre, vil man kunne etablere forklaringsmodeller og måter å selektere pasientene på. Dette er noe av kraften i metabolomikken. Den påviser subgrupper og er hypotesegenererende, sier Elgstøen.

Interessert i å vite mer? Kontakt Katja Benedikte Prestø Elgstøen på kelgstoe@ous-hf.no.

Les også

Metabolomikk – ny biokjemisk gullalder for persontilpasset medisin

Vet du hva metabolomikk og lipidomikk er?

Metabolomikk - kraftfullt verktøy for persontilpasset medisin