Danske fysikere vil bruge antipartikler til kræftbehandling
Antiprotoner har potentiale til at blive et uhyre effektivt våben til behandling af kræft - langt bedre end alle andre former for stråleterapi. Det viser nye forsøg på CERN.

I EU er der 150.000 kræftpatienter om året, som ikke kan hjælpes med den konventionelle røntgenterapi. Disse patienter vil måske i fremtiden kunne reddes med antiprotoner. (Foto: Colourbox)

Antistof er noget af det mest eksotiske, der har eksisteret i Universet. Den forunderlige spejlverden fandtes kun i tiden lige efter Big Bang, men forsvandt hurtigt igen.

For få år siden blev det dog muligt at fremstille antistof i form af antiprotoner med verdens største partikelacceleratorer, og nu påpeger et internationalt fysikerhold, deriblandt flere danskere, at antiprotoner har et enormt potentiale som strålebehandling af kræftpatienter.

Faktisk har de netop gennemført et eksperiment på CERN, der viser, at antiprotonerne er langt mere skånsomme mod det omgivende raske væv end den konventionelle røntgenstråling. Antiprotonerne slår cirka otte gange flere celler ihjel inde i kræftsvulsten i forhold til røntgenstrålingen - ved et strålingsniveau, hvor de (uønskede) skader på det raske væv ikke er større, end ved røntgenstrålingen.

»Antiprotoner er den ideelle kræftbehandling, når man taler om stråleterapi,« siger lektor Helge Knudsen, Institut for Fysik & Astronomi, Aarhus Universitet, som deltager i projektet.

Det bekræfter klinikchef Svend-Aage Engelholm, Radioterapiklinikken, Rigshospitalet.

»Man vil kunne give patienterne en langt mere skånsom behandling, end vi kan i dag med røntgenstråling. Forsøgene er jo først lige startet, og teknologien er langt fra moden endnu, men i teorien kunne man forestille sig at det kunne bruges som behandling inden for 10-15 år,« siger han.

Kan bruges mod kræft i vitale dele

Mens røntgenstråling altid gør skade på det raske væv, så kan antiprotonerne styres, så de kun rammer tumoren. Det giver en chance til de kræftpatienter, der har kræft i vitale dele af kroppen, som bliver ødelagt af røntgenstrålingen.

Hvert år får mere end en million mennesker i EU stillet diagnosen kræft. Cirka 60 procent har en enkelt lokaliseret svulst, hvoraf 75 procent bliver helbredt ved hjælp af de eksisterende behandlinger - dvs. ved kirurgi, kemoterapi, stråleterapi.

Fra højre ses hhv. Helge Knudsen og Niels Bassler sammen med deres amerikanske kollega Michael Holzscheiter ved apparatet,hvor bestrålingen af kræftceller med antiprotoner foregår. (Foto: Helge Knudsen)

Tilbage er altså 25 procent, eller ca. 150.000 patienter om året, der ikke kan helbredes ved hjælp af de nuværende metoder.

»Antiprotonerne vil på lang sigt kunne få stor betydning for de kræftpatienter, der ikke kan tåle den almindelige strålebehandling med røntgen, eller hvor røntgenstrålingen ikke har nogen effekt. Det kan være nervevæv, som det, der sidder i hjernen eller i rygmarven. Antiprotonerne vil også være til stor hjælp for kræftramte børn, som er særligt følsomme over den almindelige stråling, fordi den øger risikoen for, at børnene udvikler kræft på langt sigt,« siger han.

Forsøg med menneskeceller

Fysikerne gennemførte de første forsøg med antiprotoner for nogle år siden, hvor de bestrålede hamster- og menneskeceller med antiprotoner i tre centimeters dybde. For fire uger siden gentog fysikerne forsøget til en større vævsdybde, nemlig ti centimeter, men med nogenlunde samme gode resultat.

»Antiprotonerne gjorde meget lidt skade på det raske væv på sin vej ind til kræftknuden. Men inde i tumoren dræbte antiprotonstrålingen 400 procent flere kræftceller end den mest effektive form for strålebehandling, man kan tilbyde patienterne i dag. Erfaringerne med røntgenstråling viser, at en lille forøgelse af dosis giver en markant bedre overlevelse, så med 400 procent bliver chancen for at overleve unægteligt langt større,« siger Helge Knudsen.

Kræver kæmpe investering

Fakta

VIDSTE DU

Idéen til at bruge antiprotoner til kræftbehandling blev præsenteret første gang helt tilbage i 1986.

Selv om der ikke er nogen tvivl om antiprotonernes enorme potentiale, så er der endnu lang vej til målet. En af udfordringerne er, at de nuværende strålefaciliteter kun er i stand til at producere en begrænset mængde antiprotoner, som til med kun kan skydes af sted med ganske få hastigheder.

Så hvis kræftbehandling med antiprotoner skal blive realistisk, er det helt afgørende at satse på udviklingen af nye avancerede strålekanoner, der dels kan producere flere antiprotoner og som dels kan skrue op og ned for antiprotonernes hastighed.

Dette problem er Helge Knudsen dog overbevist om, at man sagtens vil kunne løse. Til gengæld er det sværere at gøre noget ved prisen, som er svimlende høj.

For det er dyrt at producere antiprotoner. Rigtigt dyrt. Antiprotoner findes nemlig ikke i vores omgivelser og skal fremstilles med acceleratorer. Det kræver ikke bare enorme mængder energi, men også specialuddannet personale til at håndtere dem.

»Vores beregninger viser, at det faktisk ikke er selve maskinen, der er det dyreste - det er hospitalet, ved siden af, der koster mange penge med sin særlige stab af radiologer, fysikere og specialuddannede læger. Prisen for et typisk behandlingsforløb med røntgenstråler ligger på omkring 70.000 kroner per patient. Til sammenligning vil et behandlingsforløb med antiprotoner nok løbe op i en million kroner. Men spørgsmålet er, om ikke man ville kunne finde de penge, hvis patientens chancer for at overleve vil blive væsentligt forbedret,« siger han og foreslår, at man har en strålekanon et strategisk sted i Europa, hvor de særlige tilfælde kan sendes ned.

Kliniske forsøg en mulighed

Det stiller dr. scient. Søren Pape, der er chef for acceleratorfysikerne på Siemens's afdeling for partikelterapi i Jyllinge, sig umiddelbart skeptisk overfor. Han er med til at udvikle og producere anlæg til partikelterapi af kræftpatienter og har derfor stor erfaring med at lave realistiske prisoverslag på udvikling af nyt stråleudstyr.

»Med den måde, som man i øjeblikket producerer antiprotoner på, så tror jeg at man skal gange prisen for et konventionelt røntgenforløb med en faktor 30, så man når op på to millioner kroner. Dette er totaludgifter for en behandling, hvor man både tager højde for acceleratorer og byggeri,« siger Søren Pape og slutter:

»Håbet for antiprotoner er efter min overbevisning, at man finder cancertilfælde, hvor antiprotoner vil være drastisk bedre end de andre slags strålebehandlinger. Alternativt skal en smart person finder en billig måde at lave antiprotoner på, og det skal jeg ikke afvise kommer til at ske, for sådanne tigerspring er set før,« siger han.

Om forsøget

Så længe antiprotonerne bevæger sig hurtigt, slår de kun meget få celler ihjel. Derfor er de i stand til at formere sig (venstre petriskål). I ti centimeters dybde er antiprotonerne så langsomme, at de annihilerer med protoner og udsender energi, der slår kræftcellerne ihjel (til højre). (Grafik: Helge Knudsen)

Foreløbig er det ikke økonomien, som Helge Knudsen har fokus på. I stedet ser han frem til en konference i Italien til april næste år, hvor han sammen med kollegerne skal fremlægge sine forskningsresultater.

»På konferencen vil vi diskutere resultaterne og beslutte, hvad det næste skridt bliver. Men det mest oplagte ville klart være at gå afprøve metoden i kliniske forsøg, hvor man eksempelvis bestråler mus. I det hele taget vil vi lave en brainstorm på, hvad der nu skal ske, så vi kan udnytte antiprotonernes potentiale bedst muligt,« siger han.

»Det er muligt at antiprotonterapi aldrig bliver realiseret, men vi har allerede lært meget om stråleterapi og strålebiologi ved at arbejde med dette projekt, og ikke mindst om hvor forskelligt de enkelt faggruppers tilgang til forskning er,« slutter han.

Fakta

VIDSTE DU

Antiproton-bestråling af kræftknuder giver den ekstra fordel, at man ved hjælp af PET-scanning kan 'se' hvor strålingen rammer under behandlingen. Det er en stor fordel, fordi man så kan justere strålingen, så den rammer meget præcist.

Svend-Aage Engelholm er optimistisk på projektets vegne.

»Hvis du for bare 15 år siden havde sagt, at røntgenstråling var blevet så kæmpe en succes, som det er blevet i dag, så vílle alle have kigget vantro på dig. Men i dag kender gud og hver mand strålebehandlingens gennemslagskraft, hvilket man havde forsvoret dengang. Det samme kan meget vel ske med antiproton-behandlingen,« siger han.

I oktober 2008 gennemførte forskerne et forsøg, hvor de bestrålede kræftceller i udtaget hamstervæv og tumorvæv fra mennesker med antiprotoner, som de fremstillede med en specialbygget strålefacilitet på CERN. Først blev cellerne opslemmet i en stiv gel i et rør af ca. 17 cm længde, som blev kølet ned til fire grader på Aarhus Universitetshospital.

Herefter blev rørene fløjet til CERN, hvor de blev bestrålet fra enden af en passende mænge antiprotoner, der var i stand til at trænge 10 centimeter ned i røret. Nu blev røret igen lagt på is og fløjet tilbage til Aarhus Universitetshospital, hvor de blev gelen skåret i tynde skiver.

Antiprotoner er den idéelle kræftbehandling, når man taler om stråleterapi

HelgeKnudsen

Til sidst blev cellerne fra de enkelte skiver udtaget og lagt over i en næringsvæske, og efter to uger gjorde man op, hvor mange af cellerne der har været i stand til at formere sig - det gav overlevelsesprocenten af cellerne.

»Når man måler hen langs med røret, så er der en meget lille effekt, men når antipartiklerne er nået 10 centimeter ned i røret, så dør alle cellerne. Faktisk så dør cellerne mere, end hvad man forventer ud fra beregningen. Vi ved endnu ikke helt hvorfor, men de laver tilsyneladende nogle mere komplekse skader på kræftcellernes arvemateriale, end hvad vi har regnet med. Lige nu forsøger vi at finde en forklaring på, hvorfor,« siger lektor i biologi Jan Alsner, Eksperimentel Klinisk Onkologi, Afdeling for Århus Sygehus, der er leder af den biologiske del af projektet.

Læs mere om teknikken i Antiprotoner smadrer kræftcellernes arveanlæg

Om antiprotonen

Antiprotonen er en såkaldt antipartikel. Fælles for alle antipartikler er, at de normalt ikke tilhører vores verden. Men de kan dannes i store partikelacceleratorer ved, at energi laves om til partikelpar efter Einsteins formel E=mc(2). Således kan der, hvis der er energi nok til stede, dannes et proton-antiproton-par. Antiprotonen har samme masse som protonen, men dens ladning er modsat protonens.

Ligesom antiprotoner kan dannes ud fra 'ren' energi, kan det også gå den anden vej. Hvis en antiproton møder en proton, forsvinder de og bliver til energi, først og fremmest i form af nye partikler. Og det er netop dette fænomen, som fysikerne vil udnytte til behandling af kræft.

Videnskab.dk Podcast

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