Nye metoder kan gi bedre strålebehandling av kreft

Funn fra NTNU bidrar til å gjøre strålebehandling av kreft mer presis. Da blir den mer skånsom og effektiv. Pasienten slipper kanskje å være så dårlig etterpå.

Av Steinar Brandslet - Publisert 07.09.2023

Mer effektive måter å kjempe mot kreft er målet for forskerne bak en ny metode for å produsere radioaktive stoffer. De fant også en bedre måte å frakte disse stoffene til svulsten.

– Det er viktig at vi får mer kunnskap om hvordan vi får bedre effekt av kreftbehandlingen. Vi må lage bedre behandlingsformer, sier professor Kathrine Røe Redalen ved Institutt for fysikk ved NTNU.

Vanlig strålebehandling kan gi store skader på friskt vev også. Mer presis strålebehandling kan gi bedre resultater. Da slipper kanskje pasienten så store bivirkninger.

Målet med mer presis behandling er å bare bestråle de syke cellene og skåne de friske. Men skal du greie det, må du finne frem til de syke cellene.

Med den nye fremgangsmåten kan forskerne både finne disse syke cellene og bestråle dem direkte, uten å skade friskt vev så mye.

Teranostikk. Bildet viser Tengzhi Liu på laboratoriet.

Tengzhi Lius doktorgradsarbeid var svært viktig for resultatene. Foto: Per Henning, NTNU

Teranostikk – både diagnose og behandling

Teranostikk kan du like gjerne lære hva er med én gang.

– En metode for å målrette behandlingen er å bruke teranostiske radionuklider for å gi ekstra stråling fra intern strålebehandling, sier professor Røe Redalen, uten at de fleste av oss skjønner stort.

Ved teranostikk kan forskerne både ta bilde av kreftcellene og samtidig behandle sykdommen. To ting på en gang, altså.

Så hva betyr nå egentlig det? Teranostikk er såpass nytt og et så lite brukt begrep blant andre enn fagfolk at det ikke engang har egen Wikipedia-side på norsk ennå. Her trengs en forklaring.

Ved teranostikk kan forskerne både ta bilde av kreftcellene og samtidig behandle sykdommen. To ting på en gang, altså. Dette gjør de ved hjelp av radioaktive atomer eller sporstoffer, kalt radionuklider.

– Med teranostikk kan vi få en presis diagnose. Men om vi bruker bestemte radionuklider med spesielle egenskaper, får vi samtidig en intern bestråling fordi mye energi avsettes på et avgrenset område, sier professor Røe Redalen.

Denne høye energien fra de radioaktive stoffene brukes da til å drepe de ondartede kreftcellene.

– Behandlingsformen er dermed både selektiv og målrettet. Det gir færre bivirkninger og en mer effektiv behandling enn konvensjonell strålebehandling fordi vi skader mindre friskt vev, og andre organer får en betydelig lavere stråledose, sier Røe Redalen.

Ny metode for å lage stoffer for kreftbehandling

Men teranostikk krever altså at vi har spesielle radioaktive stoffer tilgjengelig. I Trondheim har forskere fra flere fagfelt nå samarbeidet om å utvikle en ny, automatisk produksjonsprosess for å fremstille en radioaktiv nuklide som heter kobber-64 (⁶⁴Cu).

– Denne brukes ikke i behandling av kreft i Norge i dag, men den er en spennende nuklide til teranostikk. Med den nye syklotronen som nå finnes ved St. Olavs hospital har vi fått muligheten til å utforske nye muligheter innen teranostikk lokalt, sier Røe Redalen.

Teranostikk. Bildet viser Tengzhi Liu foran et glasskap med laboratorieutstyr.

Forskere fra flere fagfelt samarbeidet om å utvikle en ny, automatisk produksjonsprosess for å fremstille en radioaktiv nuklide som heter kobber-64. Her Tengzhi Liu i laboratoriet. Foto: Per Henning, NTNU

En syklotron er en maskin som blant annet brukes til å fremstille ulike radioaktive stoffer. Arbeidet har foregått i tilknytning til 180°N-prosjektet, også kalt Norwegian Nuclear Medicine Consortium.

– Produksjonsmetoden vi har utviklet i dette prosjektet er pålitelig og gir godt utbytte med høy renhet av produktet, sier forsker, kjemiker og veileder Morten Karlsen ved avdeling for nukleærmedisin ved St. Olavs hospital.

Sentralt i arbeidet er Tengzhi Liu. I arbeidet med doktorgraden har han bidratt i utviklingen av produksjonsprosessen. Dette har han blant annet gjort sammen med Karlsen. Røe Redalen har også fungert som veileder.

Tengzhi Lius doktorgrad er den første basert på preklinisk arbeid ved den nye syklotronen ved St. Olavs hospital.

Les også: Cellegift virker bedre med nanoteknologi

Teranostikk gir skånsom behandling

– Vi lagde teranostiske radionuklider der kobber-64 kobles sammen med bærermolekyler. Disse bærermolekylene hjelper til med å transportere radionukliden til kreftcellene, sier Liu.

En klinisk godkjent teranostisk radionuklide er basert på kobber-64. Denne kobles sammen med bærermolekylet ATSM (diacetyl-bis(N(4)-methylthiosemicarbazone)).

– Fordelen med å bruke radioaktivt kobber-64 er at vi enkelt kan måle opptaket. Kobber-64 sender også ut noe som kalles augerstråling. Dette er høyenergetisk stråling som avsetter en terapeutisk stråledose innen ekstremt korte avstander internt i cellene, sier Liu.

Siden strålingen har så kort rekkevidde, gir den veldig liten skade på normale celler, og dermed lite bivirkninger av behandlingen.

På denne måten kan forskerne derfor direkte se effekten av opptaket i cellene. Siden augerstråling har så kort rekkevidde, gir strålingen veldig liten skade på normale celler, og dermed lite bivirkninger av behandlingen. Derfor kan behandling med radioaktivt kobber-64 være en veldig skånsom behandling for pasienter.

Utviklet nytt og bedre bærermolekyl

Forskergruppen har tidligere slått fast at mekanismene for hvordan kobber-64 sammen med ATSM tas opp og fører til celledød i kreftcellene fortsatt er uklare. De fant også at ATSM som bærermolekyl har flere svakheter.

– Vi ønsket derfor å teste ut andre og muligens bedre bærermolekyler. I den forbindelse har vi derfor utviklet et annet bærermolekyl. Dette kalles elesclomol, sier Liu.

Masterstudentene Maria Aanesland Dahle, Mathilde Lystad og Sophie Nord har bidratt i en rekke eksperimenter for å utforske egenskapene til den teranostiske radionukliden.

– Resultatene viser at kobber-64 sammen med elesclomol gir langt bedre terapeutisk effekt enn når ATSM brukes. I tillegg gir kobber-64 sammen med elesclomol minst like god PET-avbildning av hypoksiske kreftsvulster. Studiene våre har også gitt noen interessante funn, som at kobber-64 sammen med elesclomol også tas opp i hjernen. Dette er et spennende funn som vi vil se mer på videre, kanskje kan dette utvikles til ny behandling for hjernekreft, sier Liu.

Svulstens oksygenmangel gir mindre effektiv behandling

Tengzhi Liu har ikke bare vært med på å utvikle en ny metode for å fremstille radioaktive stoffer.

Teranostikk. Bildet viser Tengzhi Liu med en mus i laboratoriet.

Tengzhi Liu har også undersøkt effektene av intern og ekstern bestråling. Foto: Morten Karlsen, St. Olavs hospital

Kreft er celler som deler seg ukontrollert. I ondartede kreftsvulster deler celler seg raskt. Denne raske celledelingen krever stor tilførsel av oksygen fra blodårene. Men ofte får kreftsvulster problemer med å få nok oksygen. Denne oksygenmangelen kalles hypoksi.

Du skulle tro at hypoksi var bra, men den lave oksygenmetningen gjør isteden at kreftceller blir enda mer aggressive og at vanlig stråle- og cellegiftbehandling er mindre effektiv. Det kan igjen bidra til at kreften sprer seg til andre områder i kroppen, med dårligere utfall for pasientene.

Tengzhi Liu har derfor i tillegg undersøkt effektene av intern og ekstern bestråling i eksperimentelle modeller med og uten hypoksi.

Disse modellene har bestått av både celler fra prostatakreft og hjernekreft i laboratoriet. Han har også brukt musemodeller.

Les også: Har samlet inn 600 spyttprøver for å forske på snus

Teranostikk vokser

En fersk artikkel i Tidsskriftet for den norske legeforeningen viser at teranostikk er et voksende felt. Det kan gi mange nye muligheter innen persontilpasset kreftbehandling.

– Potensialet innen teranostikk er stort. I Norge har vi nå flere syklotroner som gir oss mulighet til å bidra innen dette området, sier Røe Redalen.

– Teranostikk etablerer seg i et økende tempo både nasjonalt og internasjonalt. I utlandet er det etablert flere såkalte teranostiske sentre med nødvendig personell, kompetanse og utstyr, sier Marianne Leirdal Stokkan.

Hun er avdelingssjef ved avdeling for nukleærmedisin og medisinsk fysikk, klinikk for bildediagnostikk ved St. Olavs Hospital.

– Også her i Norge arbeides det for å utrede etablering av teranostiske sentre ved universitetssykehusene. Dette er nettopp for at vi skal greie å håndtere at vi får flere pasienter i framtida, sier Stokkan.

Avdeling for nukleærmedisin og medisinsk fysikk ved St. Olavs hospital er en av de største nukleærmedisinske enhetene i Norge.

– Vi ønsker å være i front også innen teranostikk. Syklotronen med tilhørende arealer og utstyr for produksjon av radioaktive legemidler gir oss en unik mulighet til å kunne bidra innen forskning og utvikling av teranostiske radiofarmaka i samarbeid med NTNU, sier Stokkan.

Fagområdet er også et eksempel på at grunnforskning innen radioaktive isotoper, sammen med avansert biologi og avbildningsteknologi, i fellesskap fører til svært spennende muligheter for å utvikle nye behandlingsmetoder for pasienter med alvorlig sykdom, avslutter professor Røe Redalen.

Prosjektet er finansiert av Helse Midt-Norge. Det er et eksempel på et fagområde som regjeringen ønsker å satse mer på, nemlig medisinsk teknologi og farmasi.