211service.com
Nyckelingrediensen för effektiva cancerbehandlingar
Cirka 50 procent av cancerpatienterna har tumörer som är resistenta mot strålning på grund av låga nivåer av syre - ett tillstånd som kallas hypoxi. En startup i San Francisco utvecklar proteiner som kan transportera syre till tumörer mer effektivt, vilket ökar oddsen för att strålbehandling kommer att hjälpa dessa patienter.
Syrekarta: Den här bilden visar en muss ben, med en tumör i vänster ben. Hypoxiska områden indikeras i ljusblått.
Förra månaden gav National Cancer Institute (NCI) denna start, Omniox, 3 miljoner dollar i finansiering. Omniox samarbetar med forskare vid NCI för att testa om dess syrebärande föreningar förbättrar strålbehandling hos djur med cancer.
De flesta tumörer har hypoxiska regioner, och forskare tror att de har en betydande inverkan på behandlingsresultaten hos ungefär hälften av patienterna. Tumörceller förökar sig med sådan övergivenhet att de överträffar sin blodtillförsel, vilket skapar regioner med mycket låga nivåer av syre. Denna brist på syre driver tumörceller att generera fler blodkärl, som metastaserande celler använder för att resa någon annanstans i kroppen och sprida cancern.
Strålbehandling är beroende av syre för att fungera. När joniserande strålning träffar en tumör, genererar den reaktiva kemikalier som kallas fria radikaler som skadar tumörceller. Utan syre är de fria radikalerna kortlivade och strålbehandling är inte effektiv. Strålbehandling ges idag under antagandet att tumörer syresätts och kommer att skadas av det, säger Murali Cherukuri , chef för biofysik vid Center for Cancer Research vid NCI i Bethesda, Maryland. Hypoxiska regioner överlever behandling och återbefolkar tumören.
Sedan 1950-talet har forskare försökt många sätt att få in mer syre i tumörer, utan framgång. Att låta patienter andas höga nivåer av syre före strålning fungerar inte, och att utveckla ett medel för att transportera syre genom blodet till en tumör har visat sig mycket svårt. Konstgjorda proteiner som efterliknar kroppens naturliga syrebärare, hemoglobin, kan vara farligt reaktiva - förstöra andra viktiga kemikalier i blodet. Och andra syrebärare tenderar att antingen klamra sig fast vid syre för hårt eller släppa det för tidigt, innan det når de minst syresatta områdena i tumören.
Vi hoppas att eftersom de flesta tumörer är hypoxiska kan vi förbättra effektiviteten av strålbehandling hos ett stort antal människor, säger Stephen Cary, medgrundare och VD för Omniox. Företaget har utvecklat en rad proteiner som är skräddarsydda för att hålla kvar syre tills de är inuti hypoxisk vävnad. Dessa proteiner är inte baserade på hemoglobin, så de har inte samma toxiska effekter.
Företagets teknologi kommer från labbet av Michael Marletta , professor i kemi vid University of California, Berkeley. De flesta blodersättningsmedel har misslyckats, säger Marletta, eftersom de var baserade på globinproteiner, som inkluderar hemoglobin. Hemoglobin kan arbeta i kroppen eftersom det är inneslutet i röda blodkroppar. Oskyddade, syresatta globinproteiner reagerar med kväveoxid i blodet och förstör syret, kväveoxiden och själva proteinet.
Marletta började leta efter proteinfragment som band till syre, men inte till kväveoxid. Han började med den genetiska sekvensen för den del av globinproteinerna som binder till syre. Han använde sedan ett datorprogram för att skanna genom genomdatabaser efter liknande sekvenser. Detta visade upp en grupp liknande sekvenser i encelliga organismer. Marletta studerade dessa proteinsekvenser och hittade en grupp av dem som binder till syre men inte till kväveoxid. Genom att ändra sekvenserna något fann Marletta att han kunde skräddarsy hur hårt proteinet binder till syre. Denna kontrollnivå innebär att Omniox kan designa ett protein som frigör syre endast när de omgivande nivåerna av syre är mycket låga - vilket innebär att proteinet måste resa hela vägen till den hypoxiska delen av tumören innan det släpper ut syret.
Cary, som tidigare var postdoktor i Marlettas labb, grundade Omniox 2006 för att utveckla ett terapeutiskt syrebärande medel. Företaget har samlat in totalt cirka 4 miljoner dollar från NCI och University of Californias Institutet för kvantitativ biovetenskap . Företaget är för närvarande inrymt i universitetets biotech startup incubator, the QB3 garage .
Omniox har hittills visat att dess proteiner ackumuleras i tumörer hos levande djur, och att proteinerna ökar syrekoncentrationen där.
Studier av proteinerna pågår nu vid NCI. Cherukuri, som inte är ansluten till Omniox, har utvecklat ett spårämne för användning med magnetisk resonanstomografi som gör att han kan göra en högupplöst 3D-karta över tumörens syrekoncentrationer.
Cherukuri använder denna metod för att studera effekterna av Omniox medel hos möss med hypoxiska tumörer. När man har en väldigt hypoxisk tumör, och man injicerar djuret med [Omniox-medlet], ökar syresättningen, säger han. Han arbetar med General Electric för att utveckla en prototyp i mänsklig skala av detta bildsystem.
Omniox- och NCI-studierna syftar till att ta reda på vilka av företagets proteiner som fungerar bäst, när proteinerna ska administreras och om behandlingen verkligen förbättrar strålbehandlingens effektivitet. Studierna kommer också att se upp för eventuella farliga immunsvar mot de främmande proteinerna. Om resultaten är lovande hoppas företaget kunna påbörja tester på mänskliga patienter under 2013.