Antiprotoner smadrer kræftcellernes arveanlæg
Når en antiproton møder en proton i en kræftknude, forvandles de til energi i form af partikler og stråling, som smadrer kræftcellernes arveanlæg.

Eksperimenterne med antiprotoner foregår ved den såkaldte antiproton-deccelerator (AD) på CERN. Hver kasse er på størrelse med et menneske. (Foto: Helge Knudsen)

Antiprotoner er en ud af mange slags elementarpartikler, der tilsammen udgør det mystiske antistof, som blev skabt under Big Bang på lige fod med almindeligt stof.

Når partikler og antipartikler mødes, opsluger de hinanden og forsvinder - de 'annihilerer' - til gengæld frigives der energi, og samtidigt opstår der et væld af energirige partikler som eksempelvis pioner og neutroner, der strømmer ud til alle sider.

Det fænomen vil et internationalt forskerhold (forskere fra Danmark, USA, Canada, Schweitz og Holland) nu udnytte til kræftbehandling. Idéen er at få antiprotoner og protoner til at annihilere inde i en svulst, således at processen vil frigive tilstrækkeligt meget energi til at slå kræftcellerne ihjel.

Hemmeligheden er at skyde antiprotonerne ind til tumoren med den helt rigtige fart. Så længe antiprotonerne har en høj hastighed vil de nemlig ikke 'snakke' med cellerne i vævet. De stryger så at sige igennem uden at efterlade sig nogen spor. Antiprotonerne derimod bliver efterhånden bremset op, og i det øjeblik de når frem til tumoren, er de så langsomme, at de har tid nok til at få øje på, hvad der sker omkring dem. Og så er helvede løs:

Efter et splitsekund annihilerer antiprotonerne med protonerne i vævet, hvoraf en stor del findes i iltatom-kerner overalt i tumoren. Iltatomkernen mister altså en af sine protoner og bliver til en iltion og samtidigt får den sådan et spark, at den brager igennem svulsten med voldsomt kraft.

Da iltionen tilmed er elektrisk ladet, har den styrke nok til at smadre kræftcellernes arveanlæg så eftertrykkeligt, at de er ude af stand til at reparere sig selv.

Kræftcellernes DNA bryder sammen

DNA består af en dobbeltspiral med to strenge, der snor sig om hinanden og som er bundet sammen af vanger.
»For at slå kræftceller ihjel, er det nødvendigt at rive mindst to af DNA-helixens vanger over, så de er ude af stand til at reparere sig selv. Det kræver, at man beskyder dem med nogle tunge partikler, og det er netop den opgave, som iltionerne kan løse,« siger Helge Knudsen.

En meget stor styrke ved en mulig fremtidig antiproton-behandling er, at den tilsyneladende kun angriber svulsten. For det første forsvinder antiprotonerne inde i svulsten, så vævet bag ved ikke bliver bestrålet. For det andet taber iltatomerne hurtigt pusten på deres vej igennem svulsten, og er derfor harmløse overfor det omgivende raske væv.

Heller ikke neutronerne og pionerne, som udsendes under annihilationen, ser umiddelbart ud til at gøre nogen skade.

Antiprotoner ødelægger betydeligt flere kræftceller i tumoren end røntgenstråling og protonstråling. Lige som protonstrålingen gør den meget lille skade på det raske væv foran tumoren. Området bag tumoren går helt fri.(Graf: Helge Knudsen)

»En af de ting, vi undersøgte var, hvad der sker væk fra endepunktet, altså det sted hvor strålingen stopper inde i tumoren. Vi ville undersøge, om neutronerne og pionerne kunne skade patienten. Men umiddelbart ser det ikke ud til, at være tilfældet. Neutronerne er klart dem, vi bekymrer os mest om, men vi har ikke fundet noget ved vores resultater endnu, som er en showstopper,« siger Helge Knudsen.

Konventionel stråleterapi

Antiprotonerne angriber en tumor på en grundlæggende anderledes måde end den konventionelle strålebehandling, der går ud på at bombardere svulsten med røntgenstråler.

I den konventionelle strålebehandling bruger man røntgenstråler til at behandle kræftknuder. Røntgenstrålerne er en form for energirigt lys, som trænger hele vejen igennem kroppen, og konsekvensen er, at det raske væv omkring tumoren stort set får lige så meget stråling som selve kræftknuden.

Billedet stammer fra den første kræftbehandling med radium i begyndelsen af 1900-tallet.

Røntgenstrålerne har derfor sine klokkeklare begrænsninger, og derfor har man i de seneste år fået øjnene op for en anden og mere effektiv måde at bekæmpe kræftsvulster på, nemlig ved hjælp af energirige ioner, som eksempelvis protoner - de har nemlig den fordel, at de kun trænger ind i vævet til en dybde, der er givet ved deres bevægelsesenergi, og stopper der.

De gør altså ikke skade på vævet længere inde i kroppen.

15 protonanlæg på verdensplan

På deres vej igennem det raske væv afsætter protonerne altså stort set ikke noget energi. Det giver mulighed for at skrue op for strålingsdosis, så man slår flere celler ihjel i svulsten.

Protonterapi er derfor langt bedre end røntgenstråleterapi, fordi protonerne rammer kræftknuden og i høj grad skåner det omkringliggende væv og samtidigt er bedre til at slå kræftcellerne ihjel. Set i forhold til antiprotonerne, er de dog ikke særligt effektive.

En kræftcelle bliver kun slået ihjel, hvis begge vanger i DNA-strengen bliver skåret over (2). Ryger kun den ene vange, kan DNA'et reparere sig selv. (Grafik: Aktuel Naturvidenskab)

Til gengæld er protonterapi for længst blevet blåstemplet til kræftbehandling og er så småt begyndt at blive taget i brug.

For øjeblikket findes der ca. 15 centre rundt om i Verden, hvor man bruger protonstråler til behandling af kræft, men antallet af nye behandlingscentre er stærkt stigende. Siemens er pt i gang med at opbygge to nye ionterapi-anlæg i Tyskland. Og for øjeblikket gøder organisationen DANLITE jorden i kampen for at få etableret et sådant anlæg i Danmark.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.