Strålebehandling: Slik skader stråling kreftceller

Strålebehandling er en av de mest brukte metodene for å behandle kreft. Mer enn halvparten av alle kreftpasienter i verden får denne typen behandling, og det er ikke tilfeldig. Det som gjør stråling så effektiv, er at den angriper kreftceller på en måte de ikke kan overleve - ved å ødelegge deres DNA. Men hvordan skjer det egentlig? Og hvorfor dør kreftceller, mens sunne celler ofte klarer å overleve?

Hvordan stråling ødelegger DNA i kreftceller

Strålebehandling bruker høyenergetiske partikler eller bølger - som røntgenstråler eller elektroner - for å treffe celler i kroppen. Når disse strålene treffer en celle, skjer det noe som kalles ionisering. Det betyr at strålingen ryker ut elektroner fra atomer i cellen, og dette fører til at molekyler som DNA blir skadet.

Den mest dødelige typen skade er dobbeltstrengsbrudd i DNAet. Hvis DNAet bare har ett brudd, kan cellen ofte reparere det. Men når begge trådene i DNA-trappen er brudd, blir det mye vanskeligere. Kreftceller har ofte allerede dårlig reparasjonskapasitet, og dobbeltstrengsbrudd overvelder dem. Det er som å kutter begge endene på en loddrett streng - den kan ikke lenger brukes til å lage nye celler.

Strålingen skaper også reaktive oksygenstoffer (ROS) i cellen. Disse er ustabilt og angriper alt de treffer: fett i cellehinnene, proteiner og selvfølgelig DNA. Det hele fører til en kjemisk kaos som cellen ikke klarer å håndtere. Enkelte celler dør umiddelbart. Andre klarer å overleve i noen timer eller dager, men når de prøver å dele seg, går det galt. De har ikke riktig DNA, og da dør de i en prosess kalt mitotisk katastrofe.

Hva skjer i cellen etter stråling?

Når DNA blir skadet, aktiverer cellen en alarm. To kjemiske sensorer, kalt ATM og ATR, oppdager skaden og setter i gang en hel kjede av reaksjoner. Denne kjeden kalles DNA-skaderespons (DDR). Denne responsen stopper cellen i sin deling, for å gi den tid til å reparere skaden.

Det finnes to hovedmetoder for å reparere dobbeltstrengsbrudd: ikke-homolog endjoining (NHEJ) og homolog rekombinasjon (HR). NHEJ er rask, men upresis - den klistrer endene sammen igjen, selv om det kan bli feil. HR er mer nøyaktig, men krever en hel, uskadet DNA-tråd som mal. Kreftceller med mutasjoner i BRCA1 eller BRCA2 - som ofte finnes i bryst- og eggstokkkreft - har svært dårlig HR. Det gjør dem mer sårbare for stråling.

Men her kommer en ny, viktig oppdagelse: Det er ikke bare hvordan cellen dør som teller - det er også hvordan den dør. Hvis cellen bruker HR for å reparere seg, dør den stille under deling - uten å varsle kroppen. Men hvis den bruker NHEJ eller ikke klarer å reparere seg, slipper den ut signaler som minner om en infeksjon. Det aktiverer immunsystemet. Det betyr at stråling ikke bare dreper celler - den kan også vise dem til immunsystemet som en målsetting.

Hvordan stråling aktiverer immunsystemet

Det er ikke bare DNA-skaden som virker. Stråling gjør også at kreftceller viser mer av sine egne proteiner på overflaten. Disse proteinene kalles antigener, og de fungerer som «søkemerkene» for immunsystemet. Når cellen er strålet, blir flere av disse merkene synlige, og immunsystemet får lettere øye på dem.

Enkelte studier har vist at stråling kan øke antallet antigener som presenteres på MHC-I-molekyler - de molekylene som forteller immunsystemet hva som er «eksternt» og hva som er «egen». Dette gjør kreftcellene mer synlige. I noen tilfeller, spesielt når stråling brukes i høye doser (som i SBRT), skjer det også at blodårene i svulsten skades. Dette fører til at celler i svulsten blir sultet på oksygen - og da dør de. Og når de dør, slipper de ut enda flere signaler som trekker inn immunceller.

Dette er grunnen til at strålebehandling nå ofte kombineres med immunterapi. I en studie med pasienter med utbredt lungekreft, økte responsraten fra 22 % til 36 % når stråling ble lagt til med immunmedisinen pembrolizumab. Det er ikke bare en tilfeldig forbedring - det er et systematisk resultat av at stråling gjør kreftcellene mer «synlige» for immunsystemet.

Hvorfor dør noen celler og ikke andre?

Ikke alle kreftceller dør like lett. Noen har utviklet motstand. En av de vanligste årsakene er at de har forbedret sin evne til å reparere DNA. Hvis en celle kan reparere dobbeltstrengsbrudd raskt, klarer den å overleve. Det er derfor pasienter med høyt nivå av 53BP1 - et reparasjonsprotein - ofte svarer dårligere på stråling. De har en effektivere reparasjonsmaskineri.

En annen viktig faktor er oksygen. Kreftceller i svulstens sentrum er ofte hypokse - det vil si de har lite oksygen. Oksygen gjør stråling mye mer effektiv. Cellene med god oksygentilførsel trenger nesten tre ganger mindre stråling for å dø enn cellene i hypokse områder. Det er en av grunnene til at store, tette svulster ofte er vanskeligere å behandle.

Det finnes også celler som bare venter. De går i hvile - i G0-fasen av cell syklusen - og unngår deling. Stråling virker best mot celler som er i ferd med å dele seg. Så hvis en celle er i hvile, kan den overleve og senere begynne å dele seg igjen. Det er en av grunnene til at strålebehandling ofte gis over flere uker - for å få alle cellene til å komme ut av hvilen og bli sårbare.

Hvordan moderne teknologi reduserer skade på sunne celler

Det har vært en stor endring i strålebehandling de siste 20 årene. Tidligere ble stråling sendt inn fra få retninger, og det var vanskelig å unngå sunne vev. I dag bruker vi teknikker som IMRT (intensitetsmodulert strålebehandling) og SBRT (stereotaktisk kroppstrålebehandling). Disse metodene bruker datamaskiner og kameraer for å rette strålingen med nøyaktighet på under én millimeter.

En moderne lineær akselerator kan endre stråleformen i sekundene, slik at den følger svulstens form som en skreddersydd jakke. Det betyr at vi kan gi høyere doser til svulsten, og samtidig redusere skaden på nerver, tarm, lunger eller andre viktige organer. I noen tilfeller gir vi stråling i bare én eller fem behandlinger - i stedet for 20-30. Det er mulig fordi vi nå vet mye bedre hvor vi skal treffe.

Det finnes også en ny teknologi kalt FLASH-strålebehandling. Den sender ut hele dosen på mindre enn en sekund - med en hastighet over 40 grays per sekund. I dyrestudier har det vist seg at dette reduserer skaden på sunne celler, mens kreftcellene fortsatt dør. De første forsøkene på mennesker startet i 2020, og resultatene er lovende.

Hva er fremtiden for strålebehandling?

Fremtiden ligger i kombinasjoner. Ikke bare stråling alene, men stråling pluss immunterapi, pluss DNA-reparasjonshemmere som PARP-hemmere. For pasienter med BRCA-mutasjoner, kan kombinasjonen av stråling og olaparib øke overlevelsen betydelig. Forskere tester også hvordan man kan bruke kunstig intelligens til å forutsi hvordan en svulst vil reagere - og tilpasse stråledosen i sanntid.

Det som er nytt, er at vi ikke lenger ser stråling som bare en «fysisk» metode. Vi ser den som en biologisk og immunologisk hendelse. Den kan ikke bare drepe - den kan vekke. Og det gjør den til en av de mest kraftfulle verktøyene vi har i kampen mot kreft.