Nitti prosent av alle dagens kreftpasienter d?r av metastaser. Metastaser er kreft med spredning.
– I fremtiden kan vi fjerne metastasene med ?intelligente molekyler?. Vi h?per vi kan lage en
medisin som kan erstatte vanlig str?lebehandling og ?delegge kreftsvulstenes evne til ? dele seg videre, forteller Gjermund Henriksen, som b?de er forskningsdirekt?r p? Norsk Medisinsk Syklotronsenter og professor p? Fysisk institutt ved Universitetet i Oslo.
N? skal han, sammen med forsker Bent Schoultz p? Fysisk institutt, teste ut en helt ny metode som kan gj?re det mulig ? knuse kreftcellene innenifra – uten ? skade det friske vevet rundt.
De to forskerne har allerede i en ?rrekke forsket p? hvordan det er mulig ? diagnostisere og behandle kreft p? en mest mulig sk?nsom m?te.
For ?tte ?r siden ?pnet de et PET-laboratorium til ?tti millioner kroner for ? utvikle nye radioaktive stoffer for avanserte, medisinske bildeunders?kelser av kreft, Alzheimer, Parkinson, epilepsi og personlighetsforstyrrelser.
For femten ?r siden var Henriksen og Schoultz de f?rste ansatte i det medisinske industrieventyret Algeta – et legemiddelfirma med utspring fra Universitetet i Oslo. Henriksen og Schoultz var den gang med p? ? utvikle et nytt v?penarsenal mot prostatakreft, en m?lrettet molekyl?rmedisin som bestr?ler og dreper kreftcellene innenifra. Algeta ble for fire ?r siden solgt til Bayer AS for 17,6 milliarder kroner.
L?sningen til Algeta var ? benytte radiumatomer i sin enkleste form. Dette er radioaktive atomer som har den s?regne egenskapen at de selv finner frem til de stedene i skjelettet der kreften har spredt seg.
M?ls?kende molekyler
Den nye ideen til Henriksen og Schoultz er ? feste radioaktive atomer p? m?ls?kende molekyler.
– I stedet for at det radioaktive stoffet selv skal finne veien til kreftcellene, ?nsker vi at det radioaktive stoffet skal festes p? et molekyl som er spesialdesignet til ? finne frem til der kreftcellene er. P? denne m?ten kan behandlingen bli enda mer m?lrettet, forteller Bent Schoultz.
Radium har dessverre en stor svakhet.
– Det er sv?rt vanskelig ? feste radium til krefts?kende b?remolekyler. Det er dessuten enda vanskeligere ? lage b?remolekylene slik at radiumet blir med helt inn til kreftsvulsten uten ? falle av underveis.
Henriksen og Schoultz fors?ker ? l?se dette problemet ved ? erstatte radium med astat. Astat fester seg mange ganger bedre enn radium. USA har allerede satt astat p? listen over ?radioaktive r?varer? i medisin. Uheldigvis er astat verdens sjeldneste grunnstoff.
P? jordoverflaten finnes det bare 44 milligram astat. Forklaringen er at det radioaktive grunnstoffet er s? ustabilt at grunnstoffet raskt endrer seg til andre typer grunnstoffer. Ikke rart at ordet astat stammer fra astatos – ustabil p? gresk.
Astat m? derfor lages kunstig.
Patentet i boks
N? har Henriksen og Schoultz funnet opp en metode som skal gj?re det mulig ? fremstille astat i s? store mengder at legemiddelindustrien kan nyttiggj?re seg av astatet f?r virkningen forsvinner.
Inven2, innovasjonsselskapet til UiO og OUS, har s?kt om patent p? metoden. Metoden handler om hvordan det er mulig ? lage store mengder astat p? en s? enkel, billig, sikker og milj?effektiv m?te som mulig.
Bare et f?tall steder i verden kunne ha produsert astat i dag. Den eneste muligheten i Norge er syklotronen ved Fysisk institutt p? Blindern. Dette er et kjernefysisk laboratorium der det er mulig ? lage tyngre grunnstoffer ved ? bombardere partikler p? en metallplate.
Landets store sykehus har ogs? syklotroner, men de brukes til ? fremstille radioaktive stoffer til PET-unders?kelser og er ikke kraftige nok til ? produsere astat.
Produksjonen av astat skjer ved at heliumkjerner, som alts? er heliumatomer uten elektroner, blir skutt med en enorm hastighet p? vismutkjerner.
Heliumkjerner best?r av to protoner og to n?ytroner. Protoner er ladde partikler, mens n?ytroner ikke er ladde. Det er antall protoner som bestemmer hva grunnstoffet er.
Vismut er et tungt, metallisk grunnstoff som finnes i neglelakk, leppestift, hemoroidekremer og i visse kombinasjonsmedisiner med antibiotika.
N?r heliumkjernen smelter sammen med vismutkjernen, dannes astat.
Akkurat som med alle andre grunnstoffer, finnes det ogs? mange ulike variasjoner av astat.
Disse variasjonene kalles for isotoper. Isotoptypen bestemmes av antall n?ytroner.
Forskerne m? skyte heliumkjernene med akkurat s? mye energi at de danner den rette astat-isotopen.
Ett av poengene deres er ? finne den radioaktive varianten som, etter at den har gjort str?lejobben sin, blir omdannet til et ufarlig stoff.
Det medisinske vidunderstoffet kalles astat-211. Vedhenget 211 betyr at astat-isotopen, som har atomnummer 85, inneholder 85 protoner og 126 n?ytroner, alts? 211 partikler til sammen.
Forskerne m? holde tungen rett i munnen. Hvis det slurves og gis feil mengde energi under beskytningen, kan det i stedet dannes astat-210, som alts? inneholder ett n?ytron mindre.
Dette h?res kanskje ufarlig ut, men astat-210 vil omdannes til polonium-210, et av verdens farligste giftstoffer, som tok livet av den russiske eks-spionen Alexander Litvinenko for snart elleve ?r siden.
N?r astat-211 har str?lt fra seg, vil det omdannes til bly og vismut. Disse stoffene vil – i den mengden de utgj?r etter behandlingen – v?re ufarlige.
– Du puster faktisk inn mer bly ved ? krysse Blindernveien, forteller Bent Schoultz.
Optimal halveringstid
For forskerne er det ikke nok at det radioaktive stoffet omdannes til ufarlige stoffer.
– Lengden p? halveringstiden er ogs? viktig.
Halveringstiden betyr hvor lang tid det tar f?r halvparten av en viss mengde er omdannet til en annen isotop.
– Halveringstiden m? derfor v?re akkurat s? lang at stoffet virker best mulig.
Halveringstiden p? astat-211 er sju timer og 13 minutter. Verken mer eller mindre.
– Denne tiden er optimal for kreftbehandling. Det finnes ogs? andre radioaktive isotoper som i teorien hadde v?rt lette ? feste til b?remolekyler, men hvis halveringstiden er for kort, kan blodet og andre organer skades f?r stoffet er kommet frem til kreftsvulsten, forteller Gjermund Henriksen.
N?r radioaktive stoffer, som astat, blir omgjort til andre stoffer, sender de ut str?ler. Str?lingen dreper celler hvis de klarer ? knuse DNA-molekylene i cellekjernene.
Radioaktive stoffer kan sende ut tre typer str?ling; gammastr?ler, betastr?ler eller alfastr?ler.
Gammastr?ler er elektromagnetisk str?ling, men med s? kraftig energi at de g?r tvers igjennom kroppen.
Betastr?ler best?r av elektroner og i noen tilfeller positroner, som har den samme massen som elektroner, men med motsatt elektrisk ladning. Betastr?lene trenger noen centimeter inn i kroppen.
Alfastr?ler er heliumkjerner. De gir mye energi og dreper effektivt celler innenfor noen mikrometer.
I dagens m?lrettede behandling er det vanligst ? lage medisiner med betastr?ling.
Astat avgir alfastr?ler
– Det er gunstig. Alfastr?ler har mye mer energi enn betastr?ler.
Mens det trengs 100 til 1000 betapartikler for ? knuse DNA-molekyler, trengs det bare to til tre alfapartikler for ? ta knekken p? dem. Forklaringen er at alfastr?len har st?rre energitetthet og derfor st?rre sannsynlighet for ? treffe DNA-et i cellekjernen, enn de sv?rt s? tynne betastr?lene.
Et flyktig presisjonsverkt?y
– Astat kan fungere som en kirurgisk kniv med sv?rt h?y presisjon, samtidig som det friske vevet f?r minimal skade. Astat kan bedre behandlingen av flere typer kreft, slik som brystkreft, gynekologisk kreft og blodb?rne krefttyper, forteller Inven2s teknologistrateg Elin Melby, som har ansvaret for patenteringen og for kontakten med legemiddelindustrien.
Det trengs ikke store mengder astat for ? behandle kreft. Dosen er ikke synlig for det blotte ?ye. Mens en kreftpasient f?r cellegift i litervis, trengs det bare ett nanogram astat til én behandling. Et nanogram er et milliarddels gram.
Det trengs derfor sv?rt lite vismut for ? lage astat.
– En klump vismut p? st?rrelse med en mynt holder til flere millioner ?rs medisinsk produksjon.
Astat er et flyktig stoff, s? frem til i dag har det v?rt vanskelig ? samle opp astatet under produksjonen. De to forskerne har funnet en l?sning p? dette.
– Patentet v?rt handler om hvordan det er mulig ? produsere astat og samle det opp raskest mulig.
De to forskerne har ogs? ideen klar om hvordan de m?ls?kende molekylene b?r se ut og hvordan astatet kan festes til disse. En av mulighetene er ? feste astatet til noen spesialdesignete antistoffer.
– Poenget v?rt er ? lage et system som frakter den radioaktive kilden til et helt bestemt sted. Da kan vi jobbe m?lrettet mot én og én type kreft om gangen, sier Henriksen.
Akkurat n? arbeider de to forskerne med ? bygge opp laboratoriet for ? vise at det er mulig ? produsere astat i store nok mengder.
– F?r legemiddelindustrien vil bruke en milliard kroner p? ? utvikle en ny medisin, m? de v?re sikre p? at de f?r god nok tilgang til en sikker og forutsigbar astat-produksjon. Vi m? vise at vi kan levere, poengterer professor Sunniva Siem, gruppeleder i Kjerne- og energifysikk p? Fysisk institutt.
Strenge str?lekrav
Forskerne har allerede f?tt noe utstyr av Bayer AS og jobber n? for ? oppgradere laboratoriet til det niv?et som Statens str?levern krever.
Den dagen astat-medisiner blir en del av kreftbehandlingen, m? det lages en egen produksjonssyklotron. Oslo-syklotronen er for liten.
– Den nye syklotronen kan dekke et stort geografisk omr?de. Med de raske flyforbindelsene vi har i dag, er det mulig ? sende de radioaktive virkestoffene fra syklotronen i Oslo til sykehuset i Troms? uten at den medisinske virkningen forsvinner underveis, poengterer Gjermund Henriksen.