211service.com
Nøgleingrediensen til effektive kræftbehandlinger
Omkring 50 procent af kræftpatienter har tumorer, der er resistente over for stråling på grund af lave niveauer af ilt - en tilstand kendt som hypoxi. En startup i San Francisco er ved at udvikle proteiner, der kan transportere ilt til tumorer mere effektivt, hvilket øger chancerne for, at strålebehandling vil hjælpe disse patienter.
Ilt kort: Dette billede viser en muses ben med en tumor i venstre ben. Hypoksiske områder er angivet med lyseblåt.
Sidste måned gav National Cancer Institute (NCI) denne opstart, Omniox, 3 millioner dollars i finansiering. Omniox samarbejder med forskere ved NCI for at teste, om dets iltbærende forbindelser forbedrer strålebehandling hos dyr med kræft.
De fleste tumorer har hypoxiske regioner, og forskere mener, at de har en betydelig indflydelse på behandlingsresultater hos omkring halvdelen af patienterne. Tumorceller formerer sig med en sådan opgivelse, at de overgår deres blodforsyning, hvilket skaber områder med meget lave niveauer af ilt. Denne mangel på ilt driver tumorceller til at generere flere blodkar, som metastatiske celler bruger til at rejse andre steder i kroppen og sprede kræften.
Strålebehandling afhænger af ilt for at virke. Når ioniserende stråling rammer en tumor, genererer den reaktive kemikalier kaldet frie radikaler, der beskadiger tumorceller. Uden ilt er de frie radikaler kortlivede, og strålebehandling er ikke effektiv. Strålebehandling gives i dag ud fra den antagelse, at tumorer er iltede og vil blive beskadiget af det, siger Murali Cherukuri , chef for biofysik i Center for Cancer Research ved NCI i Bethesda, Maryland. Hypoksiske regioner overlever behandling og genbefolker tumoren.
Siden 1950'erne har forskere forsøgt mange måder at få mere ilt ind i tumorer, uden held. At få patienter til at indånde høje niveauer af ilt før stråling virker ikke, og det har vist sig meget vanskeligt at udvikle et middel til at transportere ilt gennem blodet til en tumor. Kunstige proteiner, der efterligner kroppens naturlige iltbærer, hæmoglobin, kan være farligt reaktive - ødelægge andre vigtige kemikalier i blodet. Og andre iltbærere har en tendens til enten at klamre sig til ilt for tæt eller frigive det for tidligt, før det når til de mindst iltede områder af tumoren.
Vi håber, at da de fleste tumorer er hypoksiske, kan vi forbedre effektiviteten af strålebehandling hos et stort antal mennesker, siger Stephen Cary, medstifter og administrerende direktør for Omniox. Virksomheden har udviklet en række proteiner, der er skræddersyet til at holde på ilt, indtil de er inde i hypoxisk væv. Disse proteiner er ikke baseret på hæmoglobin, så de har ikke de samme toksiske virkninger.
Virksomhedens teknologi kommer fra laboratoriet af Michael Marletta , professor i kemi ved University of California, Berkeley. De fleste bloderstatninger har fejlet, siger Marletta, fordi de var baseret på globinproteiner, som inkluderer hæmoglobin. Hæmoglobin er i stand til at arbejde i kroppen, fordi det er indkapslet i røde blodlegemer. Ubeskyttede, oxygenerede globinproteiner reagerer med nitrogenoxid i blodet og ødelægger ilten, nitrogenoxidet og selve proteinet.
Marletta begyndte at lede efter proteinfragmenter, der bandt til oxygen, men ikke til nitrogenoxid. Han startede med den genetiske sekvens for den del af globinproteinerne, der binder sig til ilt. Han brugte derefter et computerprogram til at scanne gennem databaser for lignende sekvenser. Dette viste en gruppe af lignende sekvenser i encellede organismer. Marletta studerede disse proteinsekvenser og fandt en gruppe af dem, der binder sig til oxygen, men ikke til nitrogenoxid. Ved at ændre sekvenserne lidt fandt Marletta ud af, at han var i stand til at skræddersy, hvor tæt proteinet binder til ilt. Dette kontrolniveau betyder, at Omniox kan designe et protein, der kun frigiver ilt, når de omgivende niveauer af ilten er meget lave - hvilket betyder, at proteinet skal rejse hele vejen til den hypoksiske del af tumoren, før det frigiver ilten.
Cary, som tidligere var postdoktor i Marlettas laboratorium, grundlagde Omniox i 2006 for at udvikle et terapeutisk iltbærende middel. Virksomheden har rejst i alt omkring $4 millioner fra NCI og University of Californias Institut for Kvantitativ Biovidenskab . Virksomheden har i øjeblikket til huse i universitetets biotekstartup-inkubator, den QB3 garage .
Omniox har indtil videre påvist, at dets proteiner ophobes i tumorer hos levende dyr, og at proteinerne øger iltkoncentrationen der.
Undersøgelser af proteinerne er nu i gang på NCI. Cherukuri, som ikke er tilknyttet Omniox, har udviklet et sporstof til brug med magnetisk resonansbilleddannelse, der gør det muligt for ham at lave et 3D-kort i høj opløsning over tumorens iltkoncentrationer.
Cherukuri bruger denne metode til at studere virkningerne af Omnioxs midler hos mus med hypoxiske tumorer. Når man har en meget hypoksisk tumor, og man injicerer dyret med [Omniox-midlet], øges iltningen, siger han. Han arbejder sammen med General Electric om at udvikle en prototype i menneskelig skala af dette billeddannelsessystem.
Omniox- og NCI-undersøgelserne har til formål at finde ud af, hvilke af virksomhedens proteiner der virker bedst, hvornår proteinerne skal administreres, og om behandlingen virkelig forbedrer effektiviteten af strålebehandling. Undersøgelserne vil også se efter eventuelle farlige immunresponser på de fremmede proteiner. Hvis resultaterne er lovende, håber virksomheden at påbegynde test i menneskelige patienter i 2013.