Grote stap vooruit bij behandelmethode voor kanker

Fotodynamische therapie (PDT) is een niet-toxische, niet-chirurgische kankerbehandeling die in verschillende landen, met name in de VS en China, in opmars is. Een patiënt wordt geïnjecteerd met een stof die reageert op licht: een zogenaamde fotosensibilisator. Zodra de fotosensibilisator zich in de buurt van tumorcellen bevindt, wordt hij geactiveerd door een laser. De reactie creëert vervolgens singletzuurstof, die de nabijgelegen cellen vernietigt. Doordat je met de laser en de fotosensibilisator kunt richten, is het mogelijk om uitsluitend de tumorcellen te vernietigen. PDT activeert ook indirect het immuunsysteem, dat dan ook de kanker aanvalt.

Een game-changer voor tumoren dicht op de huid

PDT heeft de potentie om een game-changer te zijn voor de behandeling van borstkanker, prostaatkanker, lymfomen en andere tumoren die dicht genoeg bij de huid zitten zodat de laser erbij kan. Bovendien heeft het niet de bijwerkingen van chemo of de risico's van een operatie.

Voor een succesvolle behandeling moeten er drie obstakels worden overwonnen. Ten eerste moet de fotosensibilisator zo worden gericht dat het zich kan ophopen rond de tumor. Ten tweede heeft de reactie zuurstofmoleculen nodig om singletzuurstof te creëren; tumoren creëren zuurstofarme omgevingen. Ten derde hebben tumoren een defensieve stof die singletzuurstof afbreekt, wat de situatie verder bemoeilijkt.

De oplossing: één nanodeeltje

Het team van biomedische ingenieurs onder leiding van professor Van Hest ontwierp één enkel nanodeeltje dat alle drie de problemen kon oplossen. Het nanodeeltje is gecoat met polymeren die door het zure milieu van de tumor worden getriggerd om zich aan de tumor te hechten. De polymeren worden bij elkaar gehouden door de fotosensibilisator, die zowel als container als belangrijke lading fungeert. Een katalysator die door het deeltje wordt meegevoerd, breekt de waterstofperoxide uit de tumor af om een overvloed aan zuurstof te produceren. Ondertussen breekt het deeltje de defensieve stof af en komt er, als mooi neveneffect, mangaan vrij dat de MRI-beeldvorming vergemakkelijkt.

"Het is een elegante oplossing waarbij elk stuk samenwerkt om de verdedigingsmechanismen van de tumor uit te schakelen", zegt professor van Hest. De componenten worden ofwel vernietigd in hun beoogde reactie ofwel gemakkelijk uit het systeem gespoeld. Het beste van alles is dat de deeltjes relatief eenvoudig in massa kunnen worden geproduceerd. Voordat dat kon gebeuren, moest het team echter eerst hun theorie testen.

Succesvol resultaat, maar meer onderzoek nodig

Professor van Hest, die verbonden is aan de afdelingen Biomedische Technologie en Chemische Technologie en Chemie, werkte samen met Ph.D. student en China Scholarship Council fellow Jianzhi Zhu om toezicht te houden op een team dat bestond uit laboratoria van de TU/e Bio-organische Chemie Groep, Donghua Universiteit en Fudan Universiteit. De TU/e gebruikt dit soort internationale samenwerkingen om op het scherpst van de snede te blijven in het onderzoek. Onder leiding van professor Xiangyang Shi van de Donghua Universiteit in China hebben de proeven aangetoond dat het deeltje effectief is in het aanpakken van de drie problemen met PDT.

Het team hoopt dat de succesvolle resultaten van hun proeven zullen leiden tot het verder testen van deze revolutionaire behandeling. Voordat het in menselijke proeven wordt gebruikt, moet het in complexere systemen worden getest op veiligheid en werkzaamheid. In de tussentijd kijkt het team naar een lichtgedreven motorische functie die het nanodeeltje dieper in de tumoren zou drijven, waar het effectiever kan zijn. Het is een spannende mogelijkheid, omdat nanogeneeskunde en nanomotoren te vaak als aparte disciplines worden beschouwd.

Met de publicatie van de paper in ACS Nano kijkt het team uit naar verdere doorbraken in het gebruik van PDT en nanotechnologie om kanker effectief en veilig te behandelen.