Shiladitya Sengupta fick idén när han såg en leksak för barn ? en ballong med en mindre ballong inuti sig.
? Så skulle man ju kunna sätta samman ett läkemedel som fungerar i två steg! säger Shiladitya Sengupta, forskare vid Harvard Medical School och MIT.
Tillsammans med Rami Sasisekharan från MIT har han tagit patent på en nanocell som bygger på dubbelballongens idé. Grundprincipen kan användas för att förpacka läkemedel mot många sjukdomar, där det kan vara meningsfullt att tillföra två olika substanser som släpps ut vid olika tidpunkter.
För närvarande arbetar man med två tillämpningar, mot cancer och astma. Den nanocell som ska bekämpa cancer innehåller i sin yttre del ett medel som hämmar blodkärlsbildningen. Längre in finns polymerklädda småpartiklar som innehåller cellgifter. Tanken är att detta tvåstegsvapen ska ta sig in i en tumör, stänga utgångarna efter sig och släppa lös sin last av tumördödande medel, medan den friska vävnaden runt tumören förblir oskadad.
Nanocellernas ytkemi är anpassad för att de inte ska väcka immunsystemets reaktioner, och deras storlek ? 200 nanometer ? gör att de inte kommer in i friska blodkärl utan bara i tumörens läckande kärl. Väl inne i tumören ger den yttre ?ballongen? ifrån sig sitt innehåll av anti-angiogenesmedel, som försämrar tumörens blodcirkulation så att de mindre nanopartiklarna också stannar kvar i tumörvävnaden. När tumörens syrehalt så småningom sjunkit släpper de små partiklarna ut speciella enzymer som gör att deras skal löses upp och cellgiftet släpps ut.
? Lipiden som klär det yttre skalet och polymeren som klär de inre små partiklarna är båda godkända av FDA i USA. Och läkemedlen är både godkända och så pass gamla att patenten gått ut. De används redan en hel del i tredje världen, förklarar Shiladitya Sengupta.
Just för fattiga länder måste man använda finurligt nytt tänkande, menar han.
? Mitt mål är att ta substanser som redan är godkända, och vars pris hunnit gå ner, och försöka använda dem på nya sätt.
Metoden har fungerat bra i djurmodeller för melanom och lungcancer, och ska tas vidare till kliniska försök nästa år. Forskargruppen bakom nanocellerna har startat ett särskilt företag för detta, Tempo Pharmaceuticals. Gruppens arbete har också för ett par år sedan publicerats i Nature, och lovordades då bland annat av cancerforskaren Judah Folkman.
Den svenska nanoprofessorn Maria Strömme vid Uppsala universitet har inte hört talas om Senguptas idé tidigare, men tycker att den låter lovande.
? Att använda sig av tumörernas läckande blodkärl är en väg som många forskargrupper är inne på. Det finns till exempel de som utvecklat nanopartiklar med guldskal, som när de kommit fram till tumören kan belysas och bränna sönder tumörvävnaden.
? Kanske kan man i framtiden också koppla någon tumörsökande molekyl till nanocellerna, som gör det ännu säkrare att de verkligen hamnar inne i tumörvävnaden.
Shiladitya Sengupta utvecklar nu också tvåstegsprincipen för en tillämpning mot astma. Där finns redan ett nytt och dyrt läkemedel, Seretide, som har en både bronkvidgande (salmeterolet) och inflammationsdämpande (flutikasonet) verkan.
Det inflammationsdämpande medlet behövs egentligen först efter ett par timmar för att lungorna inte ska fyllas med slem och vätska. Men eftersom båda substanserna tillförs samtidigt, så måste läkemedlet för att bli effektivt innehålla onödigt mycket av den inflammationsdämpande steroiden.
?Med nanocellsmetoden slipper vi det problemet. Steroiden släpps ut först när den verkligen behövs, vilket gör att vi klarar oss med mycket mindre mängder av substansen. Det blir billigare och troligen också mer skonsamt för patienten, säger Shiladitya Sengupta.
Nanocellerna mot astma har en sockermolekyl i sitt yttre skal för att lätt kunna andas in och ta sig ner i lungan. I det första skedet blir sockret upplöst i luftrörens slem så att det bronkvidgande medlet släpps ut. Steroiderna längre in i nanocellerna har förpackats i en annan sorts skal, som tar längre tid att lösa upp. Det skalet upplöser sig inte förrän i det andra skedet, när steroidernas inflammationsdämpande effekt verkligen behövs.
Astmamedlet har inte kommit lika långt i utvecklingen som cancermedlet, men Shiladitya Sengupta är förhoppningsfull. De totala kostnaderna för astmabehandlingen i världen ligger på omkring 11 miljarder dollar om året, och sjukdomen ökar kraftigt i bland annat Kina och övriga Asien. Billigare men lika effektiva läkemedel skulle därför kunna få en stor marknad.