Ett steg närmare förprogrammerade nanomediciner

1) Dendrimererna på grund av sin storlek kan ackumuleras mer i cancertumörer. 2) Dendrimererna tas upp av cancerceller och börjar omedelbart brytas ner med hjälp av specifika proteiner. I samband med deras nedbrytning genereras ROS. 3) Mer dendrimerer ackumuleras i cellerna och mer ROS genereras. 4) ROS når nivåer som slutligen kan leda till att cancercellerna dör.

NYHET

Publicerad 2017-12-11

Nu har forskare på bland annat KTH testat nanomaterialet dendrimerer som målsökande missiler mot cancer. Man kan likna det vid att dendrimererna bär fram käk till de glupska cancerceller som sedan äter ihjäl sig.

Michael Malkoch är professor i fiber- och polymerteknologi på KTH och han berättar att dendrimerer är en av de mest fascinerade och komplexa syntetiska material som polymerkemister lyckats producera.

Nu har han och doktoranden Oliver Andrén alltså lyckats skapa en form av läkemedelbärare av materialet som kan ta sig in i cancercellerna och orsaka oskadliggöra dessa.

Dendrimerer ingår i gruppen polymera material och framställs under extremt kontrollerade former. Resultatet är högfunktionella organiska nanomaterial, och till skillnad från andra syntetiska nanomaterial, matchar dendrimererna naturens peptider och proteiner med avseende på storlek och strukturell perfektion. En av fördelarna med materialet är att den kan bära en stor mängd cellgifter som sedan samlas upp mer selektivt i cancerceller än i hälsosamma celler. 

Dendrimerer har vanligtvis inte ett funktionellt innehåll, men forskarna har fyllt materialet med ett sådant bestående av organiska svavelföreningar som även är en viktig beståndsdel i aminosyror, peptider och proteiner. Sedan har de i en forskningsstudie applicerat dendrimerer på odlade cancerceller från människor och sett att cancercellstillväxten hämmas. 

Michael Malkoch är professor i fiber- och polymerteknologi på KTH.

– Detta gör att det uppstår en ökad koncentration av reaktiva syreradikaler (ROS), vilket är väldigt skadligt för cellen genom att dendrimererna går sönder kring svavelbryggorna och enkla svavelföreningar frigörs. Många cancerforskare är övertygade om att vissa föreningar som kan producera ROS kan leda till selektiv tillväxthämning i cancerceller då friska celler, som har en högre ROS-tolerans, förblir opåverkade. Ja, proteiner i cancercellerna har fullt sjå att plocka isär dendrimererna och försummar därmed sina normala arbetsuppgifter. Efterson cancerceller föredrar att ta upp stora molekyler kommer dendrimererna förslagsvis tas upp i större utsträckning och högre mängd fria syreradikaler kommer produceras i dessa celler.

Han fortsätter att berätta att forskningsresultatet är ett unikt så kallat "Proof-of-concept". Detta visar att det är värt att gå vidare med forskningsarbetet med kliniska tester av den nya plattformen som nyttjar dendrimerernas interiör genom att programmera dessa med ett stort och exakt antal organiska svavelbryggor.

– Detta är supercoolt, och vi har bara skrapat på ytan för vad man kan göra med dendrimerer. Vi har tidigare testat att använda liknande material som en del av ett benplåster, ett sorts lim som gör att man i vissa fall slipper använda plattor och skruvar vid benfrakturer. Man kan tänka sig framtida applikationer där materialet används för att ytbelägga implantat kring cancertumörer och därmed möjliggöra terapibehandling på lokal nivå. 

Cancervården har historiskt varit trubbig. Både Kemoterapi (cellgifter) och strålbehandlingar är läkemedelsbehandling mot cancer som ospecifikt slår till mot både cancerceller och normal cellvävnad. Idag testar forskarna olika former av målsökande mediciner som släpper cellgifter vid tumörer istället för att sprida dem i hela kroppen, vilket ger en bättre noggrannhet. Den forskning Michael Malkoch bedriver kan leda fram till ännu mera exakta behandlingar.

 – Nanomaterial som ändrar proteinernas arbetsschema i celler är ett effektivit verktyg som kan appliceras i många sjukdomsförlopp och är inte exklusivt kopplat till bara cancer. Dendrimerer är en bärarplattform som skulle kunna möjliggöra kombinationsbehandlingar. Dels med hänsyn till ROS-mekanismen som redan nämnts, dels bära en substans för att stoppa dna-replikering och så vidare.

Michael Malkoch nämner ytterligare en fördel med dendrimerer och det är att nanomaterialet bryts ner av människokroppen. 

– Det är inte så att alla material gör det. Det finns vissa som istället ackumuleras på olika ställen i kroppen, vilket inte är önskvärt.

Forskningsprojektet är finansierat av EU-medel, Wallenberg Academy Fellows-programmet och pengar från Vetenskapsrådets satsning på rådsforskare. Arbetet är ett samarbete mellan KTH och KI, där Aristi Fernandes forskargrupp deltagit från det senare lärosätet.

Här finns den vetenskapliga artikeln .

Text: Peter Ardell

För mer information, kontakta Michael Malkoch på 08 - 790 87 68 eller malkoch@kth.se.