En ny batteri utsvälter cancerceller från syre hos möss.
Det är inte bra när en person suger allt syre från ett rum. När en batteri gör det mot en tumör kan det dock vara en bra sak.
Ett litet själv-laddande batteri som sveps runt en tumör tar bort syre från cancercellernas miljö, vilket boostar kraften hos vissa cancerbehandlingar, visar en studie på möss. Möss som hade små batterier runt deras bröstcancer-tumörer, tillsammans med cancerbehandling, visade en minskning på 90 procent i tumörvolymen på två veckor, rapporterar forskare den 31 mars i Science Advances.
Solida tumörer, som de som kan utvecklas i bröstcancer, växer ofta snabbt - så snabbt att tumörens tillväxt är snabbare än dess blodförsörjning kan stödja. Detta innebär att mitten av många tumörer kan vara hypoxisk, med mycket lägre syrenivåer än omgivande vävnad.
"Hypoxi är ett tveeggat svärd", säger materialvetenskapsman Yongyao Xia, som specialiserar sig på batterimaterial vid Fudan University i Shanghai. Låga nivåer av syre i tumörer innebär att kroppens immunsystemsceller ofta inte kan överleva tillräckligt länge för att döda cancercellerna. Hypoxiska celler är även resistenta mot behandlingar som strålbehandling och även mot traditionell kemoterapi, eftersom det inte finns tillräckligt med blodflöde för att leverera en dödlig dos, förklarar Fudans Fan Zhang, som studerar biomedicinska material.
"Å andra sidan ger det en måltavla för precisionsteknik vid behandling av tumörer", skriver Xia och Zhang i den nya artikeln.
Hypoxin kan fungera som en signal för kemikalier som kallas hypoxiaktiverade prodrugs. Dessa är kemoterapeutiska läkemedel som är kopplade till en länkkemikalie som säkerställer att läkemedlet blir aktiverat bara i en miljö med låg syrenivå, säger Qing Zhang, molekylärbiolog vid University of Texas Southwestern Medical Center i Dallas, som inte var involverad i studien.
Men hypoxiaktiverade prodrugs visar inte mycket fördel i kliniska försök, kanske delvis eftersom de solida tumörer de används mot inte är jämnt hypoxiska eller inte hypoxiska nog. Xia och Fan Zhang ville hitta ett sätt att göra tumörer mer hypoxiska för att ge prodrugerna en bättre chans.
Så forskarna och deras kollegor använde ett litet, flexibelt batteri som kunde linda runt en tumör. Batteriets zink-elektrod själv-laddas genom att suga upp syre från miljön. Det skapar också högt reaktiva syrepar som kan skada DNA men inte är en användbar form av syre för celler.
Genom att suga upp det mesta av den tillgängliga syret och producera massor av reaktiva syrepar, kan batteriet ensamt krympa cancer i möss med upp till 26 procent av sin ursprungliga storlek två veckor efter implantationen. När det kombineras med en hypoxiaktiverad prodrug minskade genomsnittlig tumörstorlek med 90 procent.
"Jag tror att konceptet, den vetenskapliga grunden, är solid", säger Qing Zhang. Resultaten är uppmuntrande, säger han, men extremt preliminära. Batterierna användes bara på möss, och dessutom användes de mot en mus-specifik bröstcancer. "Det måste testas i flera bröstcancer-modeller och måste också testas i andra cancertyper", säger han. Och, naturligtvis, hos människor.
Och en minskning på 90 procent i tumörstorlek är inte en minskning med 100 procent. "Det är fortfarande 10 procent kvar", säger Qing Zhang. Om de cellerna överlever kan det innebära att de är resistenta mot hypoxi och att tumören kan växa tillbaka. Precis som med många behandlingar säger han att den troligen måste kombineras med andra terapier för att se till att hela tumören försvinner för gott.
Xia, Fan Zhang och deras kollegor tänker redan på hur batteriet kanske måste göras mer flexibelt och kraftfullt för att fungera på tumörer av mänsklig storlek - genom att använda batterienergi för att svälta cancern på luft.
Vårt mål är att tillhandahålla exakt och engagerande vetenskapsnyheter till allmänheten. Detta mål har aldrig varit viktigare än idag.
Som en ideell nyhetsorganisation kan vi inte göra det utan dig.
Ditt stöd möjliggör för oss att behålla vårt innehåll gratis och tillgängligt för nästa generation forskare och ingenjörer. Investera i kvalitativ vetenskapsjournalistik genom att donera idag.
