Kræftbehandling på celleniveau
De mest almindelige behandlinger mod kræft er strålebehandling og kemoterapi, men de slår ikke kun kræften ihjel, de har bivirkninger og skader også det raske væv. Desuden er deres virkning begrænset, når kræften har bredt sig i kroppen. Forskere på Niels Bohr Institutet arbejder derfor på at udvikle en skånsom behandling, der ved at ’snyde’ kræftcellerne til at optage cellegift kun slår selve kræftcellerne ihjel uden at raske celler rammes af giften. Resultaterne er publiceret i det videnskabelige tidsskrift, Scientific Reports.
Murillo Martins, Rosanna Ignazzi og Heloisa Bordallo arbejder laboratoriet på Niels Bohr Institutet i København.
Fysiker Murillo Martins på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet havde fået en idé. Han ville konstruere en slags ’lastbil’ i nanostørrelse, der via blodbanen skulle transportere cellegift direkte hen til kræftcellerne og få cellerne til at lukke ’lasten’ ind, så kræftcellerne blev slået ihjel. Det er sådan noget, man kan forestille sig i en science-fiktion film, men kunne det lade sig gøre i virkelighedens verden?
Første opgave var selve ’køretøjet’. Som køretøj ville han bruge bittesmå magnetiske korn. Det kender man allerede i medicinske behandlinger. Man kan sprøjte kornene ind i en blodbane, og ved at sætte en magnet på det sted, hvor kræftsvulsten sidder, kan man få kornene til at bevæge sig dérhen. Næste punkt var lasten med cellegift.
Nanopartiklen er cirka 5-600 nanometer i diameter (en nanometer er en milliontedel af en millimeter). Inderst er det magnetiske korn. I en ring rundt om ses det biologiske grundmateriale med den indkapslede cellegift (gule pletter). Billedet er taget på Paul Scherrer Institute i Schweiz. (Credit: Bordallo og Martins, NBI)
”Vi designede en ringformet sæk af et biologisk anvendeligt grundmateriale, og ved hjælp af kemiske processer fik vi indkapslet cellegiften i sækkens egen substans. De ringformede sække koblede sig sammen med de magnetiske korn og omkransede kornene. Sammenkoblingen sker ikke altid, men ved hjælp af en udskilningsproces, kan vi sortere de korn fra, hvor sammenkoblingen med sækken ikke er lykkedes”, fortæller Murillo Martins postdoc i Røntgen- og Neutron forskning på Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet.
På de store forskningsfaciliteter, neutronspredningsanlægget, LANSCE i USA og synkrotronanlægget på Paul Scherrer Institut, PSI i Schweiz kunne de ’kigge indeni’ pakken med cellegift. Undersøgelserne bekræftede, at cellegiften blev indkapslet i den ringformede pakke.
Døråbner til cellens indre
Men så er næste problem, hvordan man får pakken ind i cellen. En celle har en membran rundt om sig, og den membran beskytter cellen mod indtrængende fremmede stoffer. Men der en slags nøglehuller eller receptorer, der kan åbne op til cellen. Hvis der kommer nogle stoffer, som cellen gerne vil have ind, har de stoffer en slags nøgler, der passer i nøglehullerne, og så kan de komme ind.
”Så tænkte jeg, hvorfor spreder både brystkræft, lungekræft og æggestokkræft sig så ofte til knoglerne? Knogler består af mineraler som kalciumfosfater. Er det mon nogle stoffer, som kræftcellerne har brug for i deres vækst? Kan de stoffer mon bruges som døråbner ind til cellen? Det ville jeg gerne undersøge”, fortæller Murillo Martins.
Øverste billede viser tarmkræftceller, som ikke er behandlet, de har en aflang facon. I nederste billede ser man kræftceller, som er behandlet med cellegiften. Kræftcellerne har optaget cellegiften og viser tegn på, at de er ved at dø. (Credit: Bordallo og Martins, NBI)
Så han lavede en belægning med kalciumfosfat på pakken med cellegift. Nu skulle det testes, om idéen virkede. Ville pakkerne med cellegift blive optaget i cellerne? – og hvilken virkning ville de have?
Syge celler dør, raske celler påvirkes ikke
I Bioscience laboratoriet på universitetet i Botucatu i Brasilien lavede de forsøg med brystkræft-, lungekræft- og tyktarmskræftceller samt med raske celler (monocytter og fibroblaster).
Undersøgelserne viste, at cellerne rent faktisk optog pakkerne med cellegift. Men hvilken virkning ville de have? Kræftceller og raske celler har meget forskelligt stofskifte, og de to typer celler reagerede forskelligt på de indkapslede anti-kræft-midler.
”Vi kunne se, nanopartiklerne med cellegift blev optaget i kræftcellerne. Det bevirkede, at kræftcellernes stofskifte ændrede sig og cellerne viste tegn på, at de var ved at dø. De raske celler optog imidlertid også pakkerne med cellegift, men i de raske celler havde de ingen virkning. Det tyder på, at metoden kan bruges til at sende cellegift rundt i kroppen med reduceret giftvirkning og derfor potentielt mere sikkert for raske celler”, fortæller Heloisa Bordallo, lektor i Røntgen- og Neutron forskning på Niels Bohr Institutet.
Heloisa Nunes Bordallo, Lektor ved X-ray and Neutron Science gruppen, Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet, Email: bordallo@nbi.ku.dk, Tlf. +45 2130 8829
Murillo Longo Martins, Postdoc ved X-ray and Neutron Science gruppen, Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet.