Basel (LabNews Media LLC) – Forskere ved Swiss Nanoscience Institute (SNI) ved universitetet i Basel har brugt en kemisk reaktion, der ikke forekommer i naturen, til at aktivere lægemidler direkte i en tumor. Dette kan gøre kræftbehandling mere skånsom og effektiv. Teknologien er baseret på såkaldt bioorthogonal katalyse: Kunstige metalforbindelser omdanner harmløse lægemiddelforløbere (prodrugs) til deres aktive form, kun på det ønskede sted i kroppen. Undersøgelsen blev offentliggjort i "Journal of the American Chemical Society" (DOI: 10.1021/jacs.6c14207).
Konventionel kemoterapi angriber ofte ikke kun kræftceller, men også sundt væv, hvilket fører til alvorlige bivirkninger såsom hårtab og kvalme. Holdet ledet af Thomas Ward fra Institut for Kemi og SNI bruger derfor kunstige metalforbindelser som katalysatorer, der binder specifikt til tumorceller og omdanner prodrugs direkte til det aktive lægemiddel på tumorstedet. I deres undersøgelse præsenterede forskerne den såkaldte Büchner-ringekspansion, som omdanner et maskeret lægemiddel til dets aktive form. Dette muliggøres af en specifik iridiumbaseret katalysator, der binder selektivt til tumorceller.
Katalysatoren funktionaliseres med en inhibitor for tumorproteinet hCA IX. Inhibitoren fungerer som en målmarkør, der får katalysatoren til at binde selektivt til tumorceller, der overudtrykker hCA IX på deres overflade. Når katalysatoren er bundet til tumorcellen, og et prodrug er tilsat, udløses en reaktionskaskade: En aromatisk ring i prodrug'et udvider sig og frigiver lægemidlet. Reaktionen er yderst selektiv og virker selv ved ekstremt lave koncentrationer. "I studiet testede vi metoden med lægemidlet epirubicin, et almindeligt anvendt kemoterapeutisk middel," sagde Damian Graf, der udførte forskningen som en del af SNI PhD School. Ved at koble katalysatoren til en hCA IX-hæmmer kunne frigivelsen af lægemidlet specifikt begrænses til kræftceller.
Ifølge de involverede åbner resultaterne døren for en ny generation af kræftbehandlinger – mere præcise, skånsomme og mindre giftige. "På lang sigt kan denne teknologi fundamentalt ændre kræftbehandlingen," sagde Ward. Fordi katalysatoren kan kombineres med forskellige aktive ingredienser, tilbyder processen høj fleksibilitet. Den kan også bane vejen for yderligere anvendelser inden for bioortogonal kemi – et voksende forskningsfelt, der muliggør kemiske reaktioner i levende systemer uden at forstyrre naturlige processer. De næste trin involverer yderligere tests på prækliniske modeller for at forberede metoden til klinisk brug.
