Ultralyd og mikrobobler for mer effektiv kreftbehandling

Publisert

Kjemoterapi - mange bivirkninger og liten effekt

Til tross for store fremskritt innen kreftforskning de siste tiårene, er kreft fortsatt en ledende dødsårsak. En vanlig del av dagens kreftbehandling er cellegift, enten alene eller i kombinasjon med andre behandlingsformer. En utfordring i behandling med cellegift er at den sprer seg til hele kroppen og skader de friske cellene, noe som fører til bivirkninger både under og etter behandling. Dette gjør også at svært lite av dosen når frem til svulsten. Mange forskere jobber derfor med å øke mengden cellegift som når frem til svulsten for å få bedre effekt, og redusere eksponeringen av det friske vevet.

Nanopartikler for målrettet levering

En måte å få mer målrettet levering av cellegift er ved å kapsle den inn i nanopartikler. Når nanopartiklene med medisin sprøytes inn i blodet, er nanopartiklene såpass store at de ikke slipper ut av blodårene i de fleste typer friskt vev. Dermed unngår man at cellegiften skader friske celler. I svulsten derimot, har blodårene porøse vegger fordi svulsten vokser så raskt at blodårene ikke rekker å utvikle seg normalt. Disse porene gjør at nanopartiklene med medisin slipper inn til de kreftsyke cellene, og på denne måten får vi fraktet mer medisin til svulsten. Nanopartiklene kan også beskytte medisinen fra for tidlig nedbrytning og sørge for en kontrollert frigivelse av den innkapslede cellegiften over lengre tid. I tillegg kan man kapsle inn kombinasjoner av cellegift som man vet vil virke godt sammen. For at behandlingen skal være effektiv er det avgjørende at medisinen når ut til hele svulsten, men vi ser dessverre at nanopartiklene ofte kun når ut til de kreftcellene som ligger nærmest blodårene.

Barrierer for levering

Å levere medisin til kreftsvulster er en stor utfordring pga flere barrierer, det gjelder både for fri cellegift, nanopartikler, antistoffer, gener, immunceller og andre typer medisiner. Dårlig utviklet blodårenettverk gjør transporten til svulsten ineffektiv, og det er svært varierende hvor mye medisin som klarer å krysse blodåreveggen og trenge ut i vevet. En høy tetthet av kreftceller og bindevev gjør det vanskelig for medisinene å penetrere bort fra blodårene, og mange medisiner må i tillegg krysse cellemembranen for å komme inn i cellene der de kan virke.

Ultralyd og mikrobobler

For å overvinne disse barrierene kan vi bruke mikrobobler i kombinasjon med ultralyd. Mikrobobler brukes vanligvis som kontrastmiddel for ultralydavbildning ved at mikroboblene absorberer energi fra og vibrerer i takt med ultralydbølgen, og sender ekko tilbake som vi kan detektere. Slike volumetriske vibrasjoner fra bobler i blodårene kan også utnyttes til terapeutiske formål ved å bruke ultralyd med andre frekvenser, pulslengder og/eller trykk. Når boblene ankommer svulsten vil ultralydbølgene få boblene til å vibrere og etterhvert sprekke, noe som masserer blodårene og omkringliggende vev. Dette gjør de biologiske barrierene mer gjennomtrengelige, noe som fører til økt akkumulering av ulike typer medisin lokalt i svulsten, og at medisinen transporteres lenger vekk fra blodårene som illustrert i figuren under.

Figur 1. Blodåre.
Figur 1. Blodåre.

På vei inn i klinikken

Metoden har vist seg å være lovende i en rekke prekliniske forsøk i mus, hvor det er observert mer effektiv behandling av svulster og økt overlevelse hos dyrene (1A 1B 1C 1D). Med bakgrunn i disse lovende resultatene er det startet flere kliniske forsøk hvor teknologien prøves ut i pasienter (2A 2B 2C 2D 2E 2F 2G 2H 2I 2J). Den første studien ble gjennomført i Bergen, og viste lovende resultater for pasienter med kreft i bukspyttkjertelen. Andre kliniske studier med ulike typer kreft planlegges eller pågår også i Trondheim, Bergen, Oslo, samt flere steder i Europa, Asia, USA og Canada.

Veien videre

For å videreutvikle metoden og gjøre den både sikker og mer effektiv jobber vi og andre forskningsgrupper nå med å forstå de underliggende virkningsmekanismene. Hvordan påvirkes mikromiljøet i svulsten av behandlingen med mikrobobler og ultralyd? Hvordan påvirker behandlingen blodstrømmen, og transporten av medisin over blodåreveggen og gjennom vevet? Slik kunnskap er nødvending for at metoden kan optimaliseres, og brukes til behandling kun for de svulstene og pasientene som forventes å respondere godt. Ultralyd er ikke-invasivt, og kan fokuseres for å behandle et lokalisert område inne i kroppen uten å påvirke omkringliggende vev, og kan dermed brukes på flere ulike typer kreft. Vi jobber derfor nå spesielt med aggressive krefttyper som har svært dårlig prognose. I tillegg sammenligner vi ulike typer mikrobobler, både dem som er utviklet for diagnostikk, men også bobler som er skreddersydde for terapeutiske formål, samt at det utvikles ultralydutstyr som skreddersys for behandlingsformål.

Også for behandling av hjernesykdommer

Blodårenettverket i hjernen er ganske ulikt fra det i svulster. Hjernen er godt beskyttet fra alle stoffer i blodet ved hjelp av det som kalles blod-hjerne barrieren, og slipper kun inn akkurat det hjernecellene våre trenger. På grunn av blod-hjerne barrieren er det svært vanskelig å levere medisin til hjernen, og for mange sykdommer finnes det derfor enda ingen behandling. Ved bruk av mikrobobler og ultralyd er det mulig å åpne opp denne barrieren og levere medisin til hjernecellene (3A 3B 3C). Det kan være nyttig for behandling av for eksempel kreft i hjernen, men vi tror også at dette kan gi håp for en skånsom behandling av andre alvorlige sykdommer i hjernen, for eksempel ved nevrodegenerative sykdommer.