Forskare har hittat ett lovande sätt att få nanopartiklar laddade med cytostatika att ta sig in i cancerceller – likt en trojansk häst – vid tumörsjukdomen osteosarkom. Förhoppningen är effektivare behandling med färre biverkningar.
Vid cancerbehandling med cytostatika är det vanligt med svåra biverkningar. Läkemedlet ges i höga koncentrationer eftersom man vill vara säker på att de når cancercellerna i hög koncentration.
– En stor utmaning är att det bara är mellan 5 och 10 procent av all cytostatika som når fram till själva tumörvävnaden när man ger läkemedlet på traditionellt sätt via blodbanan, förklarar Deepak Raina, en av forskarna bakom två nya studier.
Tillsammans med de andra forskarna har han studerat benbrott och osteoporos, och hur biomaterial kan användas för att leverera proteiner och läkemedel till kroppens celler. Då handlade det om att bygga ben på ett kontrollerat sätt.
– Vi insåg att tillvägagångssättet skulle kunna användas även när det gäller cytostatika, säger Deepak Raina.
Cytostatikan frisätts
Genom att blanda benmineral som finns naturligt i kroppen (hydroxylapatit) med redan godkänt cytostatikum (doxorubicin) uppstår en lagom starkt kemisk bindning. Väl inne i cancercellen är pH-värdet lägre och den sura miljön leder till att bindningen upplöses och cytostatikan frisätts – likt en trojansk häst.
Den frisatta cytostatikan finner sin väg till mitokondrierna, cellens kraftverk, där den påverkar energiproduktionen och därmed orsakar celldöd. På så vis kan cancern hindras från att sprida sig vidare i kroppen.
Benmineralpartiklar har en oväntad fördel
Metoden studerades på möss med osteosarkom. Tumörkärnan opererades bort och de laddade partiklarna med cytostatika lämnades kvar i anslutning till de kvarvarande resterna av tumören.
Tumörutvecklingen följdes över tid och resultaten jämfördes med en kontrollgrupp möss som fick läkemedlet via blodet samt en kontrollgrupp möss där tumören opererades bort, men där inget läkemedel användes.
– Utan behandling växer tumören. Ger vi cytostatikan i blodbanan till mössen ser vi viss effekt, men inte lika bra resultat som när vi kirurgiskt tar bort delar av tumören och sedan behandlar lokalt med de laddade partiklarna, säger Yang Liu, försteförfattare till studierna.
Den kemiska strukturen hos benmineralpartiklarna visade sig ha en oväntad fördel. Partiklarna kan återladdas med cytostatika.
–Vi har visat att bindningen är specifik för hydroxylapaptit-partiklar och doxorubicin och vi har i studier på råttor sett att när doxorubicin ges i blodbanan söker det sig till de implanterade benmineralpartiklarna. Detta öppnar för möjligheten att ladda partiklarna med cytostatikan efter behov och förhoppningsvis med mindre bieffekter, säger Yang Liu.
Kontrollerad leverans
Forskarna har i cellinjer med osteosarkom visat att det tar lång tid att bryta ned benmineralet. Att på detta sätt leverera cytostatikan långsammare än vanligt och på ett kontrollerat sätt är det mest spännande med studierna, menar Deepak Raina.
– Tidigare försök att leverera cytostatika lokalt har stött på utmaningen att nästan allt läkemedel frisläpps under de första två dagarna. Vi visar i den här studien att cellgiftet frisättes lokalt upp till 28 dagar med en behandling. Det har betydelse för tumöravdödning, vilket vi nu undersöker i andra tumörcellinjer och solida tumörer, säger han.
Innan behandlingen kan komma cancerpatienter till del måste den studeras i människa.
Behov av effektivare behandling
Behandling av osteosarkom är både en framgångssaga och sorgebarn inom onkologin.
– Introduktionen av kombinationsbehandling med cytostatika på 70-talet, där doxorubicin är en väsentlig del, innebar en stor förbättring av överlevnaden, säger Jacob Engellau, överläkare vid Skåne universitetsjukhus och docent vid Lunds universitet.
– Under de senaste 30 åren har vi inte kunnat förbättra resultaten trots stora ansträngningar. Att öka behandlingseffekten i dessa tumörer utan att biverkningarna blir allvarligare är mycket efterlängtat, och det är vad de aktuella försöken ser ut att kunna vara en väg mot, säger Jacob Engellau som även är en av forskarna bakom studierna.
Publikationer:
Sustained and controlled delivery of doxorubicin from an in-situ setting biphasic hydroxyapatite carrier for local treatment of a highly proliferative human osteosarcoma“, Acta Biomatriala.
Bone mineral: A trojan horse for bone cancers. Efficient mitochondria targeted delivery and tumor eradication with nano hydroxyapatite containing doxorubicin, Materials Today Bio.
Kontakt:
Deepak Raina, biträdande forskare vid avdelningen för ortopedi, Lunds universitet, deepak.raina@med.lu.se
Yang Liu, doktorand vid avdelningen för ortopedi, Lunds universitet, liu.yang@med.lu.se
