Effektivare cancerbehandling med jontronisk pump

När låga doser av cancerläkemedel kontinuerligt tillförs nära elakartade hjärntumörer med så kallad jontronik minskar cancercelltillväxten drastiskt. Det har forskare vid Linköpings universitet och det Medicinska universitetet i Graz visat i försök med fågelembryon. Resultaten är publicerade i tidskriften Journal of Controlled Release och är ytterligare ett steg närmre nya typer av effektiva behandlingar av svåra cancerformer.

Elakartade hjärntumörer återkommer ofta trots kirurgi och efterbehandling i form av läkemedel (cytostatika) och strålning. Det beror på att cancerceller kan ”gömma” sig djupt inne i vävnaden för att sedan växa till igen. Många av de mest effektiva läkemedlen kan inte passera den så kallade blod-hjärnbarriären – ett nätverk av täta blodkärl som hindrar många ämnen i blodet från att komma in i hjärnan. Därför finns det väldigt få tillgängliga alternativ för behandling av aggressiva hjärntumörer.

År 2021 visade en forskargrupp från Linköpings universitet och det Medicinska universitetet i Graz hur en så kallad jontronisk pump kan användas för att tillföra läkemedel lokalt och hämma celltillväxten av en särskilt elakartad och aggressiv hjärncancerform – glioblastom. Då gjordes försöken på tumörceller i en petriskål.

Nu har samma forskargrupp tagit nästa steg mot att tekniken ska kunna användas i klinisk cancerbehandling. Genom att låta glioblastomceller växa med hjälp av outvecklade fågelembryon kan nya behandlingsmetoder testas på levande tumörer. Forskarna visade att tillväxten av cancercellerna minskade när låga doser av starka cytostatika (gemcitabin) tillfördes kontinuerligt med hjälp av en jontronisk pump precis i anslutning till hjärntumören.

– Vi har tidigare visat att konceptet fungerar. Nu använder vi en modell med en levande tumör och vi kan se att pumpen administrerar läkemedel väldigt effektivt. Så även om det är en förenklad modell av en människa kan vi med större säkerhet säga att det fungerar, säger Daniel Simon, professor i organisk elektronik vid Linköpings universitet.

Tanken med en framtida behandling mot glioblastom är att ett jontroniskt implantat ska opereras in i hjärnan i nära anslutning till tumören. Då kan låga doser av mycket starka läkemedel användas och man kan kringgå blod-hjärnbarriären. Doseringen går att styra exakt i både plats och tid vilket är avgörande för effektiv behandling. Dessutom kan det ske utan biverkningar i och med att cytostatikan inte behöver spridas i hela kroppen.

Förutom hjärntumörer hoppas forskarna att jontroniken ska kunna användas vid många typer av svårbehandlade cancerformer.

– Det blir en väldigt envis behandling som tumören inte kan gömma sig från. Trots att tumören och vävnaden gör sitt bästa att resa bort läkemedlet har materialen och styrsystemen vi använder i jontoniken förmågan att förse vävnaden som finns intill med en hög koncentration av läkemedel hela tiden, säger Theresia Arbring Sjöström, forskare vid Laboratoriet för organisk elektronik vid Linköpings universitet.

Forskarna jämförde pumpens kontinuerliga tillförsel av läkemedel med dosering en gång om dagen vilket mer liknar sättet cytostatika ges till patienter idag. De kunde se att tumörens tillväxt minskade med den jontroniska behandlingen men inte med dagsdoseringen, trots att den var dubbelt så stark.

Försöken genomfördes på fågelembryon i ett tidigt utvecklingsskede. Enligt Linda Waldherr, forskare vid det medicinska universitetet i Graz och gästforskare vid LiU, är det en bra brygga till försök på större djur:

– I fågelembryon finns vissa biologiska system som fungerar som hos levande djur, till exempel bildade blodkärl, men samtidigt behöver vi inte operera in något implantat. Det visar att det fungerar, samtidigt är det många utmaningar kvar att lösa, säger hon.

Forskarna tror att försök på människor kan vara möjligt inom fem till tio år. Nästa steg är att fortsätta utveckla materialen för att jontroniska pump ska kunna opereras in. Sen ska även försök på råttor och större djur utföras för att undersöka om det är en möjlig behandlingsform för människor.

Studien finansierades i huvudsak av österrikiska vetenskapsfonden, Horizon Europe, Stiftelsen för strategisk forskning, Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse och European Research Council. Forskarna Theresia Arbring Sjöström, Tobias Abrahamsson, Magnus Berggren och Daniel Simon är aktieägare i OBOE IPR AB som innehar patentet på jonpumpsteknologin.

Artikeln: Continuous Iontronic Chemotherapy Reduces Brain Tumor Growth in Embryonic Avian in vivo Models, Verena Handl, Linda Waldherr, Theresia Arbring Sjöström, Tobias Abrahamsson, Maria Seitanidou, Sabine Erschen, Astrid Gorischek, Iwona Bernacka Wojcik, Helena Saarela, Tamara Tomin, Sophie Elisabeth Honeder, Joachim Distl, Waltraud Huber, Martin Asslaber, Ruth Birner-Grünberger, Ute Schäfer, Magnus Berggren, Rainer Schindl, Silke Patz, Daniel T. Simon, Nassim Ghaffari-Tabrizi-Wizsy; Journal of Controlled Release; publicerad online 11 april 2024. DOI: 10.1016/j.jconrel.2024.03.044

Kontakt

Daniel Simon, professor, daniel.simon@liu.se, 011-36 34 76

Theresia Arbring Sjöström, forskare, theresia.arbring.sjostrom@liu.se, 011-36 34 58

Linda Waldherr, gästforskare, linda.waldherr@liu.se