Kvantemekanik kan gøre kræftbehandling bedre

Kræft og kvantemekanik. Det er ikke to ord, man normalt ville sætte sammen. Men det gør Erik Donovan i sin forskning. Og lykkes hans projekt, vil det kunne gøre behandlingen af kræft langt mere effektiv.

Når man for eksempel får kemoterapi, angriber det ikke kun de syge celler, men også nogle af de raske. Det giver en lang række ubehagelige bivirkninger.

Derfor er et alternativ at bruge såkaldte overgangsmetaller, som først bliver aktive, når man lyser på dem. Det vil sige, at man vil kunne aktivere ‘giften’ i det øjeblik, den bliver optaget i kræftcellen.

»Et overgangsmetal er egentlig bare de grundstoffer, der ligger i søjle 3-12 i det periodiske system. Det er for eksempel jern, kobber, guld, sølv - og platin, som ofte bliver brugt i kræftbehandling,« fortæller Erik Donovan, der er lektor i kemi og farmaci på Syddansk Universitet.

Men vi ved ikke hvordan, det virker …

Ved at bruge overgangsmetaller til at fragte giften ind til kræftcellerne kan man altså undgå nogle af bivirkningerne ved kemoterapi.

Der er dog et problem. Erik Donovan har beskæftiget sig med, hvordan molekyler absorberer lys, i mange år. Det kan man relativt nemt måle, fortæller han.

»Men det viser sig, at det er ret så svært at forudsige. Faktisk kender vi ikke rigtig mekanismen bag lys-absorbering for selv relativt simple overgangsmetal-forbindelser. Vi ved simpelthen ikke, hvad der sker på det molekylære plan,« siger han.

Men dét kan kvantemekanikken hjælpe os med.

Kvantemekanik bruger man til at beskrive tilstande – specielt når der er noget, der skifter fra én tilstand til en anden tilstand. Det er præcis, hvad der sker, når et molekyle ændre sig, fordi det bliver lyst på.

Helt konkret håber Erik Donovan at kunne skabe en kvantemekanisk model, der kan forudsige netop, hvordan for eksempel et platin-molekyle absorberer lys og derved bliver farlige for kræftceller.

Et virtuelt laboratorium til at udvikle ny medicin

Projekt er støttet af Danmarks Frie Forskningsfonds Sapere Aude-program. Idéen er, at den kvantemekaniske model skal fungere som et virtuelt laboratorium, hvor forskere vil kunne ‘teste’, hvilke metalforbindelser der vil fungere bedst i en potentiel kræftbehandling.

»Målet er, at modellen skal kunne forudsige, hvordan metaller interagerer med kroppen. Så i princippet vil vi kunne bruge det til alle typer medicin, hvor der indgår metaller,« fortæller Erik Donovan.

Ud over medicin vil den model, Erik Donovan og hans kolleger udvikler, potentielt også kunne bruges til at forstå andre processer, hvor man bruger metaller. For eksempel katalysatorer eller batterier.

Eller til at forstå biologiske processer i naturen, som vi endnu ikke forstår til fulde.

»Metaller spiller en større rolle i biologiske processer, end man førhen har troet. Når biologisk materiale bliver nedbrudt, er metalenzymer for eksempel med til at ‘speede’ den proces op,« siger Erik Donovan.

Selv supercomputere kommer til kort

Den store udfordring er nu at få lavet en model, der både er præcis nok og hurtig nok.

Kvantemekanik indebærer nemlig, at man skal løse nogle meget komplicerede ligninger. Heldigvis har vi i dag kraftige computere til at klare regnearbejdet. Men selv med verdens største og hurtigste supercomputere vil det tage mange tusinde år, hvis de skulle regne alle ligningerne ud.

Derfor er en af hovedopgaverne i Erik Donovans projekt at få delt regnestykket op i mindre dele.

»Hvis vi for eksempel kan udvikle en metode til for eksempel at beskrive vand – som der jo er rigtig meget af i menneskekroppen – kan vi ‘spare’ noget computerkraft. Det vil vi nemlig kunne regne ud med almindelige ligninger. På den måde vil vi kunne tage vandet ud af ligningen,« forklarer han.

Hvad er kvantemekanik?