Att värma upp cancerceller samtidigt som man riktar sig mot dem med kemoterapi är ett mycket effektivt sätt att döda dem, enligt en ny studie ledd av UCL-forskare.

Studien, publiceras i Journal of Materials Chemistry B , fann att att "ladda" ett kemoterapiläkemedel på små magnetiska partiklar som kan värma upp cancercellerna samtidigt som läkemedlet levereras till dem var upp till 34 % effektivare för att förstöra cancercellerna än kemoterapiläkemedlet utan tillsats av värme.

De magnetiska järnoxidnanopartiklarna som bär kemoterapiläkemedlet avger värme när de utsätts för ett växlande magnetfält. Detta innebär att, när nanopartiklarna har samlats i tumörområdet, ett växelmagnetiskt fält kan appliceras från utsidan av kroppen, så att värme och kemoterapi kan ges samtidigt.

Effekterna av de två behandlingarna var synergistiska – det vill säga varje behandling förbättrade den andras effektivitet, vilket betyder att de var mer potenta när de kombinerades än när de var separata. Studien genomfördes på celler i ett labb och ytterligare forskning behövs inför kliniska prövningar med patienter.

Senior författare professor Nguyen T. K. Thanh (Biophysics Group, UCL Physics &Astronomy) sa:"Vår studie visar den enorma potentialen av att kombinera kemoterapi med värmebehandling som levereras via magnetiska nanopartiklar.

"Medan denna kombination av terapi redan är godkänd för behandling av snabbväxande glioblastom, våra resultat tyder på att det har potential att användas mer allmänt som en bred anti-cancerterapi.

"Denna terapi har också potential att minska biverkningarna av kemoterapi, genom att se till att det är mer riktat mot cancerceller snarare än frisk vävnad. Detta måste undersökas i ytterligare prekliniska tester."

I studien, forskare kombinerade de magnetiska nanopartiklarna med ett vanligt använt kemoterapiläkemedel, doxorubicin, och jämförde effekterna av denna komposit i olika scenarier på mänskliga bröstcancerceller, glioblastom (hjärncancer) celler, och musprostatacancerceller.

I det mest framgångsrika scenariot, de fann att värme och doxorubicin tillsammans dödade 98 % av hjärncancercellerna efter 48 timmar, när doxorubicin utan värme dödade 73%. Under tiden, för bröstcancercellerna, 89% dödades av värme och doxorubicin tillsammans, medan 77 % dödades efter 48 timmar av enbart doxorubicin.

Cancerceller är mer mottagliga för värme än friska celler - de genomgår en långsam död (apoptos) när temperaturen når 42 grader Celsius, medan friska celler klarar temperaturer upp till 45 grader Celsius.

Forskarna fann att uppvärmning av cancerceller endast med några få grader, till 40 grader Celsius, förbättrad effektiviteten av kemoterapin, vilket innebär att behandlingen kan vara effektiv med lägre doser av nanopartiklar.

De fann att kombinationen av terapier var mest effektiv när nanopartiklarna absorberades, eller internaliserat, av cancercellerna, men de fann att kemoterapin också förbättrades när nanopartiklarna släppte värme samtidigt som de stannade utanför cancercellerna (vilket skulle vara en lättare form av behandling att leverera). Dock, effekterna vid lägre temperaturer inträffade endast när järnoxidnanopartiklarna internaliserades eller tätt avsatts på ytan av cancercellerna.

Nanopartiklarna har också en polymerbeläggning som förhindrar kemoterapiläkemedlet från att läcka ut i frisk vävnad. Beläggningen är värme- och pH-känslig, och är utformad för att frigöra läkemedlet när temperaturen stiger och nanopartiklarna internaliseras i små fickor i celler som kallas "lysosomer", som har ett lägre pH än resten av cellmediet. Denna intracellulära leverans av läkemedlet var särskilt effektiv för musprostatacancerceller, som visade överlägsen och synergisk celldödseffekt, speciellt när temperaturen nådde 42°C.

Medförfattare Dr Olivier Sandre, vid universitetet i Bordeaux, sa:"Eftersom värme kan genereras genom det alternerande magnetfältet, frisättningen av läkemedlet kan i hög grad lokaliseras till cancerceller, potentiellt minska biverkningar."