EN / DA
Sygdom og behandling

Guld bringer drømmen om mere målrettet kræftmedicin tættere på realisering

Danske forskere har i et forsøg vist, at de kan bruge guld-nanopartikler til meget målrettet at levere medicin direkte der, hvor der er behov for det. Guld-nanopartikler kan i fremtiden blive en del af eksempelvis mere potent kemoterapi.

Læger har i mange år drømt om at kunne lave mere målrettet behandling af eksempelvis kræft.

Tag som eksempel en kræfttumor, man gerne vil behandle med kemoterapi. I dag bliver patienter behandlet på en måde, så kemoterapien rammer og skader hele kroppen og ikke bare kræfttumoren. Her vil læger meget hellere have muligheden for udelukkende at ramme kræfttumoren, fordi de i så fald også kan bruge meget mere potente former for kemoterapi uden risiko for at slå patienten ihjel.

Drømmen om en metode til mere målrettet at ramme kræfttumorer og samtidig lade resten af kroppen være i fred er nu kommet skridt nærmere. Det er sket, efter danske forskere har vist, at de med guld-nanopartikler kan frigive medicin lige akkurat der, hvor det vil have den største effekt.

»Målet er, at vi eksempelvis kan bruge kemoterapi, der er så kraftig, at det uden problemer slår tumorerne ihjel, men samtidig skal behandlingen være så lokal i kroppen, at patienten ikke også dør. Med guld-nanopartikler har vi taget et skridt i retning af at kunne lave meget målrettet og lokal frigivelse af medicin inde i patienten,« fortæller hovedkvinden bag det nye studie, professor Lene Oddershede fra Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet.

Studiet er for nylig publiceret i det videnskabelige tidsskrift Langmuir.

Laser får guld-nanopartikler til at smide medicinen

Fordelen ved at bruge guld-nanopartikler til målrettet at levere medicin er, at guld-nanopartikler har den egenskab, at de bliver varme, hvis man lyser på dem med nærinfrarødt lys i en bestemt bølgelængde. Det betyder, at hvis forskerne sætter forskellige molekyler på guld-nanopartiklerne, eksempelvis små stykker dobbeltstrenget RNA, vil molekylerne eller dele af dem falde af, når der bliver lyst på guldpartiklerne med en laser.

I en hypotetisk behandlingssituation ville det foregå på den måde, at guld-nanopartikler beklædt med et kræftmiddel bliver sendt ind i patientens blodbaner. På grund af blodårernes struktur og natur i kræfttumorer opkoncentreres guld-nanopartikler af en bestemt størrelse i tumoren, og når lægerne lyser på tumoren med nærinfrarødt lys, bliver kræftmidlet frigivet lige akkurat der, hvor det kan gøre allermest skade på tumoren.

Resten af kroppen bliver ikke ramt i samme grad af medicinen, og derfor kan lægerne tage mere potente kræftmidler i brug i deres behandling. Det gælder også kræftmidler, der er for kraftige til, at man i dag kan benytte dem til behandling af mennesker.

»Det er så smart, at fordi kræfttumorer vokser så hurtigt, som de gør, er deres blodårer også mere skrøbelige og porøse. Det gør, at guld-nanopartiklerne på grund af deres størrelse kan trænge gennem blodkarvæggen og ind i tumorcellerne. De er som en slags små trojanske heste. Når vi derefter lyser med en laser på tumoren, trænger det nærinfrarøde lys ind gennem kroppen og rammer guld-nanopartiklerne. Opvarmningen får medicinen til at falde af,« forklarer Lene Oddershede.

Tidligere har forskerne lavet forsøg, hvor de i mus har vist, at de kan få guld-nanopartiklerne til at blive samlet i kræfttumorer. Alene opvarmningen af guld-nanopartiklerne kan faktisk få tumorer til at blive mindre eller helt forsvinde. Dog vil det fortsat være en fordel at udvikle en behandling, der kombinerer både varmen og frigivelsen af et højpotent kræftmiddel.

Bevist at systemet virker i cellekulturer

I det nye studie har forskerne lavet forsøg med cellekulturer, hvor de har bevist, at deres system har potentiale.

For det første kan de få små stykker RNA til at sidde fast på kugleformede guld-nanopartikler med en størrelse på 100 nm. Guldkuglerne ender med at ligne små nålepuder med RNA stikkende ud til alle sider.

Derefter tilsætter forskerne guldkuglerne til en cellekultur, og cellerne optager guldkuglerne ved en naturlig proces, der hedder endocytose. Bagefter kan forskerne lyse på guldkuglerne, hvorved det dobbeltstrengede RNA smelter, og den ene del af RNA-strengen falder af og frigives inde i cellen. Dette er hovedresultatet i det nye studie.

»Ved at fastmontere et fluorescerende molekyle på den ene af RNA-strengene kan vi ved hjælp af et mikroskop se, hvordan RNA’et bliver adskilt fra guldkuglerne og diffunderer ud i cellerne,« siger Lene Oddershede.

Guld-nanopartikler kan bære rundt på alle former for medicin

At forskerne har eksperimenteret med at få RNA til at sidde fast på guldkuglerne, er heller ikke tilfældigt.

Små stykker RNA kan i sig selv fungere som meget potent medicin mod blandt andet kræft, fordi RNA’et kan sætte sig på kræftcellernes RNA og eksempelvis hæmme væksten af tumoren eller aktivere et selvmordsprogram.

»I vores forsøg har vi vist, at vi kan sætte et hvilket som helst RNA på guldkuglerne, men der er ingen grund til at tro, at vi ikke kan gøre det samme med en hvilken som helst form for medicin, eksempelvis taxol-kemoterapi, som man i dag benytter til at behandle mange forskellige former for kræft. Her vil vores system kunne bringe taxol helt ind i kræftknuderne, så midlet kan gøre maksimal skade, uden at det leveres andre steder,« siger Lene Oddershede.

Det næste skridt for forskerne er at lave forsøg i en dyremodel, hvor de vil prøve at få genskabt resultaterne fra cellekulturerne og se, om de på den måde kan få leveret specifikke molekyler ind i kræfttumorer uden at ramme resten af musenes kroppe. Disse forsøg er dog indtil videre kun på tegnebrættet.

Artiklen ”Quantification of loading and laser assisted release of RNA from single gold nanoparticles” er udgivet i Langmuir. Professor Lene Oddershede modtog i 2014 støtte fra Novo Nordisk Fonden til projektet “Laser activated nanoparticles for tumor elimination, Acronym: LANTERN”.

Lene B. Oddershede
Professor
Lene B. Oddershede is group leader of the Optical Tweezers Group at the Niels Bohr Institute, University of Copenhagen. Recently, she became the PI of an inter-disciplinary Danish Grundforskningsfond Center of Excellence, StemPhys, which has a focus on stem cell decision making and will run from 2015 until 2021. The main research interests of Lene B. Oddershede are on the boarderline between physics and biology, where she investigates physical properties of biological systems at levels ranging from the single molecule to the whole cell. Also, she has a sincere interest in nanoparticle plasmonics. The labs of LBO have available state-of-the-art force-scope optical tweezers, single particle tracking, and fluorescence techniques, also subdiffraction.