Målretning mod kræft på nanoskala

Forskere fra Institut for Nuklear Medicin og Tracer Kinetics ved Osaka University udviklede et nyt system til målrettet cancerstrålebehandling, der bruger guld nanopartikler mærket med astatin-211. På grund af strålingens begrænsede rækkevidde og halveringstid, sammen med lokaliseringen af ​​nanopartiklerne, er sunde celler betydeligt mindre tilbøjelige til at blive skadet. Dette arbejde kan føre til effektive kræftbehandlinger uden bivirkninger fra nuværende teknikker.

Brachyterapi er en metode til behandling af kræft ved hjælp af en forseglet radioaktiv kilde kaldet et "frø" implanteret direkte inde i patientens krop. Det har vist sig at være effektivt til blandt andet visse tumorer i prostata, hoved, hals og hjerne. Men ligesom andre former for strålebehandling kan brachyterapi også forårsage alvorlige bivirkninger, såsom opkastning eller hovedpine. Mere sofistikerede metoder til målretning af stråling er nødvendige for at maksimere effektiviteten af ​​behandlingen og samtidig skåne sunde celler.

Nu har et team af forskere ledet af Osaka University brugt guld nanopartikel "nanoseeds" indeholdende en radioaktiv isotop for at sikre, at stråling kun var lokaliseret til kræftceller. Astatine-211 er en ustabil isotop af grundstoffet astatin, der indeholder en ekstra neutron. Dette får det til at gennemgå radioaktivt henfald, mens det udsender alfapartikler. På grund af deres store størrelse kan hurtigt bevægende alfapartikler forårsage dødelige dobbeltstrengede brud i kræftcellernes DNA, mens de forbliver tæt på strålingskilden. Fordi halveringstiden for astatin-211 er så kort, omkring 7 timer, vil den desuden blive inaktiv længe før nanopartiklerne kan lække ind i sundt væv. Dette gør det muligt at administrere store terapeutiske doser uden at forårsage alvorlige bivirkninger. "Vi har udviklet en ny sikker og kraftfuld kræftbehandling ved hjælp af guld nanopartikler med astatin-211, som udsender alfastråler, der kraftigt beskadiger mål-DNA, men har en meget kort rækkevidde inde i kroppen," forklarer førsteforfatter Hiroki Kato.

Ved hjælp af rotte- eller musemodeller blev nanopartiklerne injiceret direkte i tumorer. Holdet fandt ud af, at nanopartiklerne kom ind i kræftcellerne, men ikke spredte sig til andre organer i en periode svarende til seks radioaktive halveringstider. Samtidig var nanopartiklerne meget giftige for kræftcellerne. "Vi har vist, at tumorvækst kan undertrykkes kraftigt ved at injicere dette nanolægemiddel direkte i tumoren," siger seniorforfatter Koichi Fukase. Fordi guldnanopartikler nemt kan fremstilles, og astatin-211 kan produceres i cyklotroner uden behov for nukleart brændsel, kan denne nye behandling gøres bredt tilgængelig på hospitaler.

Guldnanopartikler injiceret i tumorer kan forbedre strålebehandlingen mod kræft