Læsetid: 3 min.

Biologiske nano-maskiner i kamp mod kræft

Grundforskning i cellemembraners fysik kan føre til en spændende og langt mere effektiv kræftterapi ved hjælp af naturens egne nano-maskiner
13. august 2001

Grundforskning
Som alle, der har haft kræft tæt inde på livet, vil vide, er kemoterapi en hård og nådesløs kamp. De kemoterapeutiske stoffer er så giftige, at det er et kapløb med tiden om at dræbe kræftcellerne, inden patienten selv dræbes af kemoterapien.
Problemet er, at kemoterapi ikke er selektiv og derfor også dræber raske celler. Kræftbehandling ville være langt mere effektiv, hvis man kunne finde en metode til kun at udvælge kræftcellerne og først udløse giftstoffet, når kræftcellerne var identificeret.
Grundforskning i biologiske membraner har for nylig ført til muligheden for at konstruere netop sådanne lægemidler. Grundideen minder om de meget omtalte ’smartbombs’ fra Golfkrigen, som selv kan finde vej til målet og først udløses, når målet er nået.
Men hvor ’smartbombs’ til krigsførelse er mandsstore mekaniske indretninger drevet af computere, så er ’smarte’ lægemidler ganske små biologiske nano-maskiner, som benytter naturens egen teknologi til at angribe kræftcellerne.

Naturens vaskemiddel
Alle levende organismer er opbygget af celler, og alle celler er omsluttet af biologiske cellemembraner. Disse komplekse og fascinerende strukturer bliver studeret af fysikere, kemikere, biokemikere, læger, farmaceuter og biologer med valg af metode som den væsentligste forskel.
Cellemembraner består af molekyler, der som bekendt er bygget af atomer, og fysikere kan derfor bruge redskaber fra studier af atomer til at beskrive cellemembraners adfærd, om end der opstår interessante nye fænomener, når man skifter skala og kompleksitet.
Denne grundforskning i biologiske membraner har ført til en række spændende anvendelser. Et eksempel er de såkaldte liposomer, der er en af naturens effektive nano-maskiner, som forskerne kan bruge til egne formål.
Liposomer består blandt andet af fedtstofmolekyler (såkaldte lipider), der sidder i dobbeltlag, hvor halerne af lipiderne, kulbrintekæder, vender mod hinanden, mens lipidhovedet vender mod de vandrige omgivelser.
Der sidder også andre vigtige molekyler i cellemembranerne som for eksempel det protein, der er den livsnødvendige natrium/kalium pumpe, som i sin tid blev opdaget af J.C. Skou, og for hvilket han fik nobelprisen i 1997.
En anden vigtig type nano-maskiner er enzymer – proteiner, som f.eks. hjælper med at nedbryde andre proteiner og fedtstoffer.
En væsentlig gruppe er de såkaldte lipaser, der hjælper med at klippe lipiderne i stykker, så de kan optages i kroppen. Det er det samme princip, der udnyttes i vaskemidler, hvor enzymer hjælper med at nedbryde fedtstofferne i tøjet.

Smarte lægemidler
En måde at konstruere smarte lægemidler er derfor at bruge naturens egne nano-maskiner til dette formål. Man kan indkapsle giftstoffet i liposomer, der selv er ugiftige, og ved at konstruere liposomer med bestemte blandinger af særlige fedtstoffer kan man gøre dem helt tætte.
Kræftceller har ofte en anden kemisk sammensætning end raske celler og udskiller blandt andet store mængder enzymer, som nedbryder fedtstoffer og giver dem næring. Man kan lave liposomer, som udnytter netop denne egenskab, således at liposomet nedbrydes ved kontakt med disse enzymer og giftstoffet frigives.
Man kan derfor indsprøjte liposomerne i blodårerne og lade dem cirkulere frit rundt i kroppen. På grund af deres diminutive størrelse kan liposomerne nå ud i kræftknuder, som er porøse, og der udløse deres giftige last. Det betyder, at man også kan ramme de metastaser, som ellers har vist sig notorisk svære at behandle.
På sigt vil en egentlig behandling måske se dagens lys om fem til otte år.

Overflødighedshorn
Naturen er et overflødighedshorn af små biologiske maskiner, som samarbejder om at vedligeholde større organismer.
Kompleksiteten er svimlende, og hvis vi for alvor skal kunne forstå denne kompleksitet, så kræver det viden og metoder på tværs af traditionelle videnskaber.
Mange sygdomme i større organismer som mennesker skyldes, at samarbejdet mellem nano-maskinerne bryder sammen. Hvis vi skal kunne bekæmpe disse sygdomme, kræver det, at vi udforsker detaljerne i, hvordan naturens nano-maskiner fungerer og samarbejder.
Der venter uden tvivl en lang række spændende opdagelser, som vil have uventet praktisk anvendelse.

*Ved Memphys-center for biomembranfysik forskes der i de biologiske nano-maskiner. Centeret er ledet af professor Ole G. Mouritsen og er nedsat af Danmarks Grundforskningfond.

*Udvalgt litteratur om emnet: Mouritsen O.G & Jørgensen K. (1998) A new look at lipid-membrane structure in relation to drug research. Pharmaceutical Research 15(10): 1507-1519 og Nielsen L.K, Bjørnholm T. & Mouritsen O.G. (2000) Fluctuations caught in the act. Nature 404: 352.

*Yderligere information på: memphys.kemi.dtu.dk

Følg disse emner på mail

Vores abonnenter kalder os kritisk,
seriøs og troværdig.

Få ubegrænset adgang med et digitalt abonnement.
Prøv en måned gratis.

Prøv nu

Er du abonnent? Log ind her