Norske forskere vil drepe kreftceller med radioaktive atomer fra naturlig thorium

Norske forskere ser muligheten til å kunne drepe kreftceller effektivt ved å bruke radioaktive atomer (radionuklider) fra naturlig thorium.

Det er det nystartede Scatec-selskapet Thor Medical som i samarbeid med Institutt for energiteknikk (IFE) holder på å utvikle en produksjonsprosess for såkalte alfa-emittere (se faktaboks), som skal være hovedingrediensen i nye kreftmedisiner. De kaller prosjektet «Fra gråstein til kreftmedisin».

Ideen sprang ut fra Thor Energys arbeid med thorium (som kjernefysisk brensel) og selskapet Scatec-selskapet REEtec sitt arbeid med separasjon av sjeldne jordarter. Det er REEtecs separasjonsteknologi som videreutvikles til å separere radionuklider i dette prosjektet.

– Et tynt papirark er nok

Legemidler med radioaktive atomer som sender ut alfa-partikler – eller alfa-emittere – er ifølge IFE en lovende teknologi for å behandle kreft.

– Alfa-partikler er heliumkjerner som sendes ut fra visse radioaktive grunnstoff. Disse partiklene har stor bevegelsesenergi, men avsetter denne energien raskt ved tett ionisasjon av materien det går igjennom, forklarer Sindre Hassfjell, seniorforsker ved IFE.

Dette betyr at rekkevidden til alfa-partiklene er kort – om lag 0,05 til 0,10 millimeter i vann.

– Et tynt papirark er nok til å stoppe en alfa-partikkel, sier Hassfjell.

Den store og konsentrerte energiavsetningen gjør at alfa-partiklene forårsaker store ødeleggelser i biologiske celler. Dette åpner – ifølge IFE-forskeren – for muligheten til å drepe kreftceller effektivt, uten at det gir noe særlig skade på nærliggende friske celler. Men da må man klare å transportere de radioaktive atomene til kreftsvulstene.

– Med alfa-emittere har vi da muligheten til å kunne drive mikrostrålebehandling av små kreftsvulster, som vi typisk finner ved spredning av kreft, sier han.

Begrenset tilgjengelighet

Hassfjell sier at å få tatt knekken på kreftspredninger er utrolig viktig.

– Det er essensielt. Et av de store problemene innen kreftbehandling er at kreft kan spre seg ved at enkeltceller, eller mindre «celleclustre» invaderer blod eller lymfesystemet i kroppen, og transporteres og slår seg ned i et annet organ enn opphavsstedet, det kan typisk være i beina eller i leveren. Har kan de da formere seg og danne nye kreftsvulster, sier han.

– En typisk alfapartikkel har mye energi, og stopper i en halv millimeter vann. Da har den avsatt betydelige energimengder, og det er hele essensen. Hvis den passerer gjennom en kjerne hos en kreftcelle, så utretter den fryktelig mye skade. Det er en skade som cellen har vanskeligheter med å reparere. Det gjelder både friske og syke celler, sier han.

Forskeren sier videre at det allerede finnes noen få slike målrettede kreftmedisiner som benytter radioaktive atomer, og at flere er under utvikling.

Men siden det i dag er begrenset tilgjengelighet på egnede alfa-emittere, har dette vært med på å bremse utviklingen av nye, effektive radioaktive legemidler med nettopp alfa-emittere.

Det er her prosjektet fra Thor Medical og IFE kommer inn: De har som mål å utvikle en rimelig og miljøvennlig produksjonsteknologi for alfa-emitteren Radium-224, samt de videre desintegrasjonsproduktene fra dem: Bly-212 og Vismut-212.

– Disse radionuklidene har noen interessante forskjeller i egenskaper som gjør dem anvendelige for behandling av ulike krefttyper. De har alle til felles at de dannes kontinuerlig i naturlig thorium, og produksjonsprosessen er derfor basert på å utvinne disse fra nettopp naturlig thorium, sier Hassfjell.

Krevende prosess

Han forklarer at naturlig thorium, også kjent som Thorium-232, er radioaktivt med en halveringstid på 14 milliarder år, og omdannes sakte men sikkert til andre grunnstoff i en lang desintegrasjonskjede.

– Hvis thorium 232 ligger urørt i mer enn 60 år, vil alle desintegrasjonsproduktene i kjeden være kommet i radioaktiv likevekt, som betyr at alle har samme omdanningsrate som Thorium-232. Denne omdanningsrate måles i Bequerel som er antall omdanninger per sekund.

– For å klare å lage en effektiv produksjonsprosess av Radium-224, Bly-212 og Vismut-212 må vi først separere ut desintegrasjonsproduktene som kommer før dem i kjeden. Det første produktet som separeres ut er Radium 228, sier han.

Dette er den mest krevende prosessen volummessig og separasjonsteknisk, og er noe som har fått mye oppmerksomhet i prosjektets startfase.

For å beskrive hvor pirkete arbeid dette er, forklarer forskeren at masseforholdet Ra-228 til Thorium 232 er som følger: 4 atomer Ra-228 per 10 milliarder atomer Th-232.

– Det vi skal gjøre er å fiske ut de fire atomene. Alle de andre milliardene thoriumatomer skal vi beholde på lager slik at vi stadig vekk kan plukke ut nye Radium-228 atomer som dannes. Målet i dette første separasjonstrinnet er å separere ut denne lille mengden Radium-228 med minst 95 prosent utbytte og med en reduksjonsfaktor av thorium på mer enn 1 million. I de neste separasjonstrinnene vil renheten økes ytterligere, slik at de strenge renhetskravene til sluttproduktene kan nås, sier han.

Sven Røst, kommunikasjonsdirektør i Scatec, legger til at Norge ligger i front i utviklingen av målsøkende kreftmedisiner.

– Her utvikles medikamentene slik at de identifiserer og kobler seg til kreftcellene og samtidig bringer med seg strålingsdoser i form av alfaemittere som ødelegger dem uten å skade vevet rundt. Tradisjonell stråling er ikke like effektivt fordi strålingen ikke skiller mellom «gode» og «dårlige» celler, men skader alt vev.

– De, nye moderne medikamentene derimot, bringer strålingen direkte til cellene som skal elimineres. Algeta var en av pionerene i dette arbeidet, og det foregår fortsatt mye spennende i miljøet som utviklet det selskapet, ifølge Røst.

Han sier videre at det også internasjonalt er en sterkt utvikling i denne typen behandlingsformer der radioaktive atomer bringes inn i kroppen.

– En av utfordringene er imidlertid begrenset tilgang på de rette radioaktive atomene, og her ser vi et potensielt stort marked, ifølge Røst.

Sintef-forsker: – Enda bedre egenskaper

Prosjektet – som først ble påtenkt i 2015 – gikk igjennom et par forprosjektstadier, fikk til slutt hovedprosjektstøtte, og ble startet opp ordentlig i 2018. Prosjektet skal gå gjennom tre år, og blir avsluttet neste år, og forskningsarbeidet ser til nå bra ut, mener Hassfjell.

– Forskningsarbeidet har så langt gitt gode resultater. Fra utgangspunktet i 2018 er prosessen blitt forenklet og separasjonseffektiviteten forbedret med om lag 30 prosent, samtidig som utbytte- og renhetsmålet for Radium-228 er nådd. Dette er viktige resultater med tanke på en industriell oppskalering, sier han.

Yrr Mørch, seniorforsker ved avdelingen for bioteknologi og nanomedisin hos Sintef, sier at de har hatt samtaler med Hassfjell og Thor Medical, men kjenner ikke detaljene i produksjonsprosessen deres.

– Det jeg kan si ut fra det jeg kjenner til er at de ønsker å utvikle prosessen for produksjon av radionuklider som har enda bedre egenskaper enn de som finnes på markedet, og det er helt klart spennende og relevant for kreftforskningen, sier hun.

Mørch peker på at radionuklider har de siste årene blitt mer relevante grunnet kombinasjon med antistoffer mot spesifikke kreftformer, for eksempel prostatakreft.

– Med all den kompetansen som finnes her i Norge hva gjelder forskning og utvikling på radionuklider til kreftbehandling, vil jeg anta at dette er realiserbart. Men som sagt: Med forbehold at jeg ikke har bakgrunnskunnskap nok i dette spesifikke prosjektet, sier hun.

Helseforskning, pasientnytte og markedsmuligheter

Anne Kjersti Fahlvik, områdedirektør for Næringsliv og teknologi i Forskningsrådet, som støtter prosjektet økonomisk, sier at prosjektet utvikler innovativ produksjonsteknologi for radionuklider som er billigere og mer miljøvennlig enn dagens.

Hun forteller at det ved tildelingen blant annet ble lagt vekt på at prosjektet har potensial for å bidra til industrialisering av norsk helsenæring gjennom utvikling av internasjonalt konkurransedyktig produksjonskapasitet for kreftlegemidler.

– Prosjektet bygger videre på godt etablerte fagmiljøer og aktører innenfor radiofarmasi, sier Fahlvik til Teknisk Ukeblad.

– Det er interessant at Institutt for energiteknikk på Kjeller, trekker på erfaringene fra blant annet Algeta/Bayer-produksjonen, og med dette prosjektet posisjonerer seg enda sterkere innenfor legemiddelproduksjon, sier hun videre.

Hun peker på at i Forskningsrådet jobber man målrettet for å bygge bro mellom solid helseforskning, pasientnytte og store markedsmuligheter.

– Industrialiseringskompetansen i de teknisk-industrielle instituttene er viktig for unge helseselskaper som har ambisjoner om å bidra til sysselsetting og eksportinntekter fra helseinnovasjoner produsert i Norge, ifølge Fahlvik.

Forskningsrådet opplyser for øvrig at tildelingen var et resultat av en lengere prosess i Forskningsrådet der fokus på nye typer samarbeid var en viktig faktor.

– Prosjektet var ett av tre som fikk bevilgning fra en utlysning av midler til forskning og utvikling innen ny produksjonsteknologi og –prosesser for helsenæringen, sier direktøren.