Nieuw onderzoek toont potentie MR-HIFU technologie voor nieuwe kankertherapie

Onderzoekers van TU Eindhoven (TU/e), Philips Research en de Universiteit van Keulen onderzochten hoe een combinatie van ultrageluid (HIFU), MRI-beeldvorming en met medicijn gevulde temperatuurgevoelige nanodeeltjes kan worden gebruikt voor een effectievere behandeling van kanker. Nicole Hijnen, Mariska de Smet, Esther Kneepkens, hoogleraar Holger Grüll en collega's publiceerden de resultaten van de preklinische studie in Proceedings of the National Academy of Science (PNAS) – één van 's werelds meest prestigieuze wetenschappelijke tijdschriften.

TU/e en Philips Research doen al een aantal jaar onderzoek naar het beeldgeleid toedienen van geneesmiddelen met zogenoemde medicijnkoeriers (MR-HIFU): temperatuurgevoelige vetbolletjes die, zichtbaar gemaakt op een beeldscherm, het medicijn door het lichaam vervoeren en in de tumor laten vrijkomen. Met MRI wordt de locatie van de tumor vastgesteld, waarna het gebied rondom de tumor met ultrageluid opgewarmd wordt (hyperthermie). Door de verhoogde temperatuur gaan de vetbolletjes hier open en komen het medicijn en het contrastmiddel vrij.

Verhogen van weefseltemperatuur

Het in het PNAS artikel beschreven wetenschappelijk onderzoek richtte zich op het gebruik van MR-HIFU voor zowel hyperthermie (de verhoging van de weefseltemperatuur tussen 40 en 43 graden Celsius) om medicijnen lokaal af te leveren als voor thermische ablatie (de verhoging van de weefseltemperatuur tot boven 55 graden Celsius) om lokaal tumorweefsel te verwijderen waarbij schade aan gezond weefsel minimaal blijft.

De onderzoekers onderzochten specifiek de werkzaamheid van deze therapieën voor de behandeling van een skeletspiertumor in een preklinisch model. Bijzondere aandacht werd geschonken aan de verdeling van vrijgekomen kankermedicijn (doxorubicine) in de randen van de tumor en het omringende weefsel voor en na het toepassen van beide thermale therapieën. MRI-beeldvorming maakte realtime zicht op het behandelingsgebied mogelijk. Daarbij kon het MRI-signaal zelf gebruikt worden om de temperatuur op elk punt in de tumor meten om zo de benodigde real-time feedback te geven voor nauwkeurige temperatuurcontrole.

Protocol

Het doel was om tot een protocol te komen dat niet alleen het merendeel van de tumor met hitte vernietigt, maar ook tumorcellen behandelt in de randen van de tumor zodanig dat omliggend weefsel gespaard wordt. Het meest effectieve protocol bleek de injectie van met doxorubicine gevulde vetbolletjes, twee keer een vijtien minuten durende sessie van hyperthermie, gevolgd door ablatie van de tumorkern. Dit verhoogde de overlevingstijd drie keer vergeleken met het onverwarmd toedienen van de doxorubicine.

"Dit PNAS-paper toont het unieke potentieel van MR-HIFU technologie om in één enkele procedure zowel met hyperthermie plaatselijk medicijnen af te leveren als thermische ablatie toe te passen," zegt Edwin Heijman, Senior Research Scientist, afdeling Oncologie Solutions bij Philips Research, en een van de auteurs.

„Deze resultaten zijn de basis voor de toekomstige translatie naar de kliniek”, vult Holger Grüll aan, deeltijdhoogleraar aan de TU Eindhoven en werkzaam bij het universiteitsziekenhuis van Keulen. “In de komende jaren zullen we samen met Philips Research en het ziekenhuis in Keulen deze aanpak en technologie klinisch verder ontwikkelen voor een mogelijke toepassing in de patiënt.”

Referentie

Nicole Hijnen et al., Thermal combination therapies for local drug delivery by magnetic resonance-guided high-intensity focused ultrasound, (PNAS, 31 mei 2017).
DOI: 10.1073/pnas.1700790114.