Viktigt steg mot cellgiftsfabriker inuti kroppen

Viktigt steg mot cellgiftsfabriker inuti kroppen

För sex år sedan började KTH-forskarna att jobba med ett mångfacetterat och nytt syntetiskt plastmaterial som skulle användas till att kapsla in levande celler. Nu är forskarna färdiga med arbetet och kan presentera en teknik som i framtiden kan vara en cellgiftsfabrik som jobbar på plats i tumören hos cancerpatienter.

Små cellgiftsfabriker som sprutas in i blodkapillärer i tumören och fastnar där, det är KTH-professorn Wouter van der Wijngaart och han kollegors mål.

– Vi har tagit fram ett sätt att kapsla in celler för att sedan kunna använda dessa kapslar som läkemedel. Att kapsla in celler är något som gjorts tidigare, men vårt sätt är både enklare och bättre, säger Wouter van der Wijngaart, professor i mikro- och nanosystem vid KTH.

Han berättar att kapslarna är bättre än tidigare varianter på en rad olika områden. Dels är de starkare, dels kan deras geometri och form anpassas beroende av sjukdom de är tänkta att användas mot, dels är de också anpassas bättre för att stå emot kroppens respons på att kapslarna injiceras. Kroppens egna immunförsvar försöker som bekant bryta sönder och neutralisera alla främmande objekt som kommer in i den, och då måste kapslarna kunna stå emot detta samtidigt som de gör sitt jobb.

Idén med kapslarna kläcktes ett decennium bakåt i tiden, och arbetet tog fart för sex år sedan. Syftet då var att utveckla ett nytt verktyg som var effektivt mot barncancer, närmare bestämt svårbehandlade tumörer i nervsystemet hos små barn (neuroblastom och medulloblastom).

Nu har forskarna alltså nått målet: mikrometersmå plastkapslar, mindre än ett hårstrå, som de fyllt med mänskliga celler.

– Sättet vi tillverkat det syntetiska plastmaterialet är genom att använda en ny polymer, samt en ny metod att skapa kapslar från denna polymer. Kapslarna, eller partiklarna om du så vill med tanke på deras storlek, har en mjuk gel inuti sig där cellerna kan överleva. Denna gel omsluts sedan av ett solitt skal.

Wouter van der Wijngaart berättar vidare att äldre varianter av kapslar typiskt har baserats på biologiskt material. Detta har inneburit att läkemedelsmyndigheter har haft svårigheter att godkänna materialet. Dess egenskaper har inte med exakthet kunnat återskapas konstant, och det har också funnit spår av oönskade föroreningar. Wouter van der Wijngaart och de andra forskarnas syntetiska material har inte dessa svagheter.

– Vi är också de första forskarna att använda just ett solitt skal. Tidigare lösningar har haft mjuka skal. Då är risken större att dessa bryts ner. Kapslarnas solida skal är en möjlig lösning eftersom de samtidigt klarar av att släppa igenom molekyler inifrån och ut.

Enligt Wouter van der Wijngaart har han och de andra idag lyckats kapsla in riktiga mänskliga celler och få dem att överleva, vilket är ett stort och viktigt framsteg. Det återstår dock verifiera att metoden också fungerar med genetiskt modifierade celler. Med genetiskt modifierade celler menar forskarna celler som förändrats så att de producerar cellgift. Resultatet blir tusentals eller fler små lokala cellgiftsfabriker. Den närproducerade cellgiftsproduktionen gör behandlingen precis; tumören får en hög dos samtidigt som resten av kroppen slipper bieffekterna.

– Det blir vårt nästa steg i forskningsarbetet. Ett annat steg är att testa immunförsvarets respons på kapslarna, och ett eventuellt behov av att bädda in kapslarna med molekyler som immunförsvaret accepterar.

Tekniken är inte begränsad till barncancer, den ska även kunna användas för behandling av andra solida cancertumörer. Det finns också andra potentiella användningsområden.

– Den överliggande teknologin är generisk. Konceptet med att kapsla in celler kallad ”Cell microencapsulation” är gammal och det finns många applikationer. Bland dem återfinns biosensorer på cellnivå. Vårt arbete har dock fokus på att kapsla in celler för läkemedelsbehandlingar. Förutom cancer skulle även diabetes, olika hjärt- och kärlsjukdomar och olika autoimmuna sjukdomar kunna behandlas med teknologin. De senare med monoklonala antikroppar.

Forskarnas arbete har resulterat i en vetenskaplig publicering i tidskriften Advanced Functional Materials med impact factor 12. Här är en länk till artikeln.

Arbetet har utförts av forskare från KTH och Karolinska institutet. För finansieringen har Barncancerfonden och Stockholm Läns Landsting stått.

För mer information, kontakta Wouter van der Wijngaart på 08 – 790 66 13 eller wouter@kth.se.