Spårbara nanopartiklar med läkemedel - framtidens cancervapen

Mycket små partiklar som fylls med läkemedel kan vara ett nytt verktyg för framtidens cancerbehandlingar. En ny studie som publiceras i vetenskapstidskriften Particle & Particle Systems Characterization visar hur sådana nanopartiklar kan sättas ihop för att effektivt transportera cancerläkemedel till tumörceller, samtidigt som de har egenskaper som gör att partiklarna syns på magnetkamerabilder och på så sätt kan spåras i kroppen.

Bakom den nya studien står forskare vid Karolinska Institutet (KI) och Kungliga Tekniska högskolan (KTH) i Stockholm, samt från Chalmers i Göteborg. Teamet har utvecklat så kallade teranostiska nanopartiklar genom att i ett och samma material kombinera två funktioner: terapi och diagnostik.

– I denna studie har vi framställt teranostiska nanopartiklar för att med hög effektivitet leverera läkemedel mot bröstcancer, samtidigt som man kan använda dem för diagnostik genom att de kan detekteras med en magnetkamera. De byggstenar som vi använder är biologiskt nedbrytbara och uppvisar ingen toxicitet, säger Eva Malmström, professor vid Skolan för kemivetenskap vid KTH.

Den nya studien har resulterat i en metod att göra nanopartiklar som spontant bygger ihop sig själva av skräddarsydda makromolekyler. Balansen mellan hydrofila (vattenälskande) respektive hydrofoba (vattenskyende) delar är viktig för att partiklarna ska bildas. Den hydrofoba delen gör det möjligt att fylla partikeln med läkemedel. En förhållandevis hög koncentration av den naturliga isotopen 19F (fluor) gör att partiklarna syns bra på högupplösta bilder som tas med magnetkamera, även kallad magnetisk resonanstomografi. Genom att följa de teranostiska nanopartiklarnas väg i kroppen blir det möjligt att få information om hur läkemedlet tas upp i tumören och hur god effekt behandlingen har.

Forskarna har fyllt nanopartiklarna med cytostatikaläkemedlet doxorubicin (så kallat cellgift). Det används i dag för att behandla bland annat urinblåse-, lung-, äggstocks- och bröstcancer. I studien visade försök på odlade celler att partiklarna i sig själva inte är skadliga, men att nanopartiklarna effektivt kan döda cancerceller efter att ha laddats med läkemedlet.

Nästa steg är att utveckla systemet för att kunna behandla hjärntumörer, bukspottskörteltumörer och läkemedelsresistenta bröstcancertumörer. Det är i dag svårt att effektivt behandla dessa tumörtyper med cytostatika.

– Genom målsökande grupper på ytan, eller genom att förändra storleken eller införa joniska grupper på våra nanopartiklar, kan man öka det selektiva upptaget i denna typ av tumörer, säger Andreas Nyström, docent i nanomedicin vid Swedish Medical Nanoscience Center, Institutionen för neurovetenskap vid Karolinska Institutet.

På sikt kan forskningen resultera i skräddarsydda cytostatikabehandlingar som söker upp tumörcellerna. Genom att det för kroppen toxiska läkemedlet levereras mer specifikt till tumören kan behandlingen bli effektivare och biverkningarna färre. Studien är finansierad av bland annat två anslag från Vetenskapsrådet till Andreas Nyström respektive Eva Malmström. De båda är också verksamma i företaget Polymer Factory Sweden AB.

Publikation

19F-based Polymer Nanoparticles as Breast Cancer Theranostics
Christian Porsch, Yuning Zhang, Åsa Östlund, Peter Damberg, Cosimo Ducani, Eva Malmström, and Andreas M. Nyström
Particle & Particle Systems Characterization, online first 28 February 2013, DOI: 10.1002/ppsc.201300018