Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Studerende opdager dræbermetode til behandling af kræft

Et nyt laboratoriefund kan få betydning for den medicinske behandling af kræft. For første gang er det lykkedes at transportere antistof ind igennem cellemembranen, og det kan slå selv den mest sejlivede kræftform ihjel. Det er to civilingeniørstuderende, der har fundet frem til metoden, som kan vise sig at blive banebrydende.

03.04.2013 | Kim Harel og Bente Phillipsen

For første gang er det ved hjælp af elektrisk tiltrækning lykkedes at transportere antistof til kræft ind igennem membranen på syge celler. Metoden kan få betydning for fremtidens medicinske behandling af en lang række sygdomme. Det er to civilingeniørstuderende, der står bag det nye laboratoriefund. På billedet ses Dennis Vestergaard Pedersen i laboratoriet. Foto: Henrik Olsen.

Øverst ses en kræftcelle, som behandles med medicinsk antistof eller såkaldt immunterapi.

Nederst ses den samme kræftcelle nogle timer senere. Antistoffet er markeret med et selvlysende, grønt farvestof, så man tydeligt kan se, hvordan det har sat sig i en boble omgivet af membran, hvorfra det siver ind i cellen.

Når man skal behandle kræft, er den største udfordring at få slået alle de syge celler ihjel. Forskerne har derfor igennem det seneste årti i stigende grad vist interesse for den såkaldte immunterapi, som består af medicinsk behandling med antistoffer til kræft. I modsætning til kemoterapi, går immunterapi målrettet efter de syge celler, og man kan dermed undgå en række af de mange bivirkninger, der i dag er forbundet med kræftbehandling.

Ulempen ved immunterapi er, at antistofferne indtil nu kun har kunnet ramme ydersiden af kræftcellerne. Det er i de fleste tilfælde nok til, at de dør, men ikke altid. Forskere ved endnu ikke helt hvorfor, men nogle kræftceller er bare ekstra sejlivede og kan overleve et medicinsk angreb på ydersiden og derefter fortsat cirkulere rundt i blodbanen for på et tidspunkt at sætte sig som metastaser. Hvis man vil dem til livs, kræver det, at man trænger ind igennem cellemembranen og tilintetgør proteinerne dér ved hjælp af antistofferne i kræftmedicinen.

Og det er netop det, der er lykkedes for to studerende i forbindelse med deres civilingeniørspeciale på Aarhus Universitet:

”Vi arbejdede med et antistof til behandling af leukæmi, som er kendetegnet ved at have nogle særligt levedygtige celler. Vores mål var at få antistoffet til at sætte sig fast på kræftcellen og se, hvilken effekt det kunne få på den medicinske behandling. Men så opdagede vi ved et tilfælde, at vi rent faktisk kunne få antistoffet helt ind i cellen og virke,” siger Lasse Kjellerup, der netop er dimitteret som civilingeniør i procesteknologi fra Aarhus Universitet og nu har job i medicinalindustrien.   

Begejstring på universitetet
De studerendes opdagelse vækker begejstring blandt førende forskere inden for feltet, som forventer, at den på sigt kan få betydning for behandlingen af kræft:

”Vi har igennem de seneste år været i stand til at udvikle nye antistoffer, der kan slå kræft ihjel. Men vi har indtil nu ikke kunnet finde frem til en metode, der effektivt kan transportere medicinen ind i cellerne. De studerendes opdagelse er derfor meget interessant. Nu går vi videre med at udvikle og teste metoden i håbet om, at den på sigt kan gøre medicinsk behandling af cancer mere effektiv,” siger Peter Kristensen, lektor ved Aarhus Universitet og ekspert i udvikling af antistof til kræftbehandling.

Forskernes mur
Problemet med de ny super-antistoffer, som forskerne i laboratoriet allerede har udviklet til fremtidens kræftbehandling er, at de er for store. De er bygget af proteiner og har en molekylær struktur, som forhindrer dem i at trænge igennem cellemembranen. Og det er den mur, verdens forskere indtil nu har været bremset af.

”Man skal forestille sig, at kræftcellen er en fodbold, og at antistoffet er en lille hoppebold. Uanset hvor meget, du aser og maser, så får du ikke presset hoppebolden igennem fodboldens læder. Men hvad nu, hvis man tilfører boldene magnetiske egenskaber? Hvad nu, hvis man kan få hoppebolden til at sidde fast på fodbolden – eller antistoffet på kræftcellen? Ville det så have en medicinsk effekt? Det var det, vi ville undersøge, og vi forventede i bedste fald at se, at antistoffet kunne reducere kræftcellernes delingsproces,” forklarer Lasse Kjellerup.

Et lille mirakel i petriskålen
Man ved, at cellemembranen i kræftceller, ligesom i kroppens øvrige raske celler, har en negativ elektrisk ladning. Derfor valgte de to studerende at eksperimentere med at tilføre antistoffet en positiv elektrisk ladning og dermed få det til at tiltrække de syge celler.

Det viste sig at lykkes. Antistoffet i medicinen satte sig fast på ydersiden af de syge kræftcellemembraner, men efter kort tid begyndte der at ske noget opsigtsvækkende i laboratoriet.

”Vi kunne relativt nemt få antistoffet til at sidde fast på kræftcellens yderside. I virkeligheden er det simpel elektrisk tiltrækning, men det der så skete nede i petriskålen, overraskede os. Cellemembranen er enormt elastisk, og på grund af den elektriske ladning begyndte den at vikle sig uden om antistoffet lidt efter samme princip, som når man folder strømper sammen,” siger Dennis V. Pedersen, civilingeniørstuderende ved Aarhus Universitet.

De to studerende stod nu med en slags boble af antistof indkapslet i kræftcellen og en fornemmelse af at være tæt på et gennembrud. For hvad nu, hvis det kunne lade sig gøre at få boblen til at briste, så antistoffet kunne flyde frit rundt inde i kræftcellen?

Før de overhovedet nåede at overveje en metode, der kunne få boblen til at briste, skete det hele imidlertid af sig selv.

Den lille boble med antistof begyndte at tiltrække syre fra den omkringliggende cellevæske og dermed vand. Det er nemlig sådan med vand, at det altid strømmer derhen, hvor den højeste koncentration af syre forekommer, indtil PH-værdien er neutral igen, forklarer Dennis V. Pedersen:

”Den tiltrak mere og mere vand, og til sidst bristede den, så antistoffet fik fri adgang til at arbejde i selve cellen.”

Kan føre til mere effektiv medicin
Det er første gang nogensinde, at det ved hjælp af elektrisk tiltrækning er lykkedes at transportere antistof forbi cellemembranen. De studerende har nu videregivet deres resultater til et britisk medicinalfirma, som vil videreudvikle metoden med henblik på at opnå medicinsk godkendelse af den. 

På sigt kan metoden bane vej for mere effektiv kræftmedicin og desuden gøre det muligt at forbedre behandlingen af en lang række andre sygdomme, som kan bekæmpes med medicinsk antistof.

KONTAKT
Dennis V. Pedersen, civilingeniør i procesteknologi, Aarhus Universitet: vestergaard_pedersen@msn.com; 2963 4392

Lasse Kjellerup, civilingeniør i procesteknologi, Aarhus Universitet: lassekjellerup@hotmail.com

BAGGRUNDSOPLYSNINGER
De to ingeniørstuderende har i forbindelse med deres specialeafhandling i procesteknologi ved Ingeniørhøjskolen Aarhus Universitet arbejdet samarbejdet med det britiske medicinalfirma MedImmune, Cambridge.

Forskning, Offentligheden / Pressen, Institut for Ingeniørvidenskab, Natur og teknologi