19 juni 2024

När låga doser av cancerläkemedel tillförs kontinuerligt 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 ytterligare ett steg närmre nya typer av effektiva behandlingar av svåra cancerformer.

Jontronisk pump i tunna blodkärl.
Försöken genomfördes på fågelembryon i ett tidigt utvecklingsskede. Medical University of Graz

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.

Fungerar i levande vävnad

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.

Porträtt (Daniel Simon).
Daniel Simon, professor i organisk elektronik vid Institutionen för teknik och naturvetenskap.Thor Balkhed

– 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.

Envis behandling

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

Porträtt (Theresia Arbring Sjöström).
Theresia Arbring Sjöström, forskare vid Laboratoriet för organisk elektronik, LOE. Thor Balkhed

– 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.

Mer forskning krävs

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:

Porträtt (Linda Waldherr).
Linda Waldherr, forskare vid det medicinska universitetet i Graz och gästforskare vid LiU.Thor Balkhed

– 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

Tre personer sitter i stolar och pratar.
Forskarna Linda Waldherr, Theresia Arbring Sjöström och Daniel Simon vid Laboratoriet för organisk elektronik i Norrköping.Thor Balkhed

Kontakt

Mer om forskningen

Forskningsmiljö

Senaste nytt från LiU

Alex Enrich Prast i Amazonas skogar.

Träden överraskar – tar bort metan från atmosfären

Att träd är bra för klimatet genom att de tar upp koldioxid ur atmosfären är väl känt. Men nu står det klart att träden har ytterligare en viktig roll.

En person sitter och ler.

LiU-alumner hjälper industrin att spara pengar och energi

Han lämnade ett högavlönat jobb i gas- och oljeindustrin i Indien för en masterutbildning i hållbarhet och energiteknik på LiU. Sajid Athikkay ångrar inte u-svängen. Nu driver han ett företag som hjälper industrier att spåra och spara energi.

En man i kostym håller en grön växt i handen.

LiU med i megastudie om klimatbeteende

Vilket är bästa sättet att få oss människor att bete oss mer klimatvänligt? Forskare vid Linköpings universitet och Karolinska institutet har bidragit till en världsomspännande studie för att ta reda på det.