Kanker op nanoschaal aanpakken

Wetenschappers van de afdeling Nucleaire Geneeskunde en Tracer Kinetics van de Universiteit van Osaka ontwikkelden een nieuw systeem voor gerichte kankerbestralingstherapie waarbij gouden nanodeeltjes worden gebruikt die zijn gelabeld met astatine-211. Door het beperkte bereik en de halfwaardetijd van de straling, samen met de lokalisatie van de nanodeeltjes, lopen gezonde cellen aanzienlijk minder schade op. Dit werk kan leiden tot effectieve kankerbehandelingen zonder de bijwerkingen van de huidige technieken.

Brachytherapie is een methode voor de behandeling van kanker met behulp van een verzegelde radioactieve bron, een “zaadje” genaamd, dat rechtstreeks in het lichaam van de patiënt wordt geïmplanteerd. Het is effectief gebleken voor bepaalde tumoren van onder andere de prostaat, het hoofd, de nek en de hersenen. Net als andere vormen van bestralingstherapie kan brachytherapie echter ook ernstige bijwerkingen veroorzaken, zoals braken of hoofdpijn. Er zijn meer geavanceerde methoden voor het richten van straling nodig om de effectiviteit van de behandeling te maximaliseren en gezonde cellen te sparen.

Nu heeft een team van wetenschappers onder leiding van de Osaka University gouden nanodeeltjes “nanoseeds” gebruikt die een radioactieve isotoop bevatten om ervoor te zorgen dat straling alleen op kankercellen werd gelokaliseerd. Astatine-211 is een onstabiele isotoop van het element astatine dat één extra neutron bevat. Dit zorgt ervoor dat het radioactief verval ondergaat terwijl het alfadeeltjes uitzendt. Vanwege hun grote omvang kunnen snel bewegende alfadeeltjes dodelijke dubbelstrengs breuken veroorzaken in het DNA van kankercellen terwijl ze dicht bij de stralingsbron blijven. Bovendien, omdat de halfwaardetijd van astatine-211 zo kort is, ongeveer 7 uur, zal het inactief worden lang voordat de nanodeeltjes in gezonde weefsels kunnen lekken. Hierdoor kunnen grote therapeutische doses worden toegediend zonder ernstige bijwerkingen te veroorzaken. “We hebben een nieuwe veilige en krachtige kankerbehandeling ontwikkeld met behulp van gouden nanodeeltjes met astatine-211, dat alfastralen uitzendt die het DNA van het doelwit sterk beschadigen, maar die een zeer kort bereik hebben in het lichaam”, legt eerste auteur Hiroki Kato uit.

Met behulp van ratten- of muismodellen werden de nanodeeltjes direct in tumoren geïnjecteerd. Het team ontdekte dat de nanodeeltjes de kankercellen binnendringen, maar zich niet naar andere organen verspreidden gedurende een tijdsperiode die gelijk is aan zes radioactieve halfwaardetijden. Tegelijkertijd waren de nanodeeltjes zeer giftig voor de kankercellen. “We hebben aangetoond dat tumorgroei sterk kan worden onderdrukt door dit nano-medicijn rechtstreeks in de tumor te injecteren”, zegt senior auteur Koichi Fukase. Omdat gouden nanodeeltjes gemakkelijk kunnen worden gefabriceerd en astatine-211 kan worden geproduceerd in cyclotrons zonder de noodzaak van nucleaire brandstof, kan deze nieuwe therapie op grote schaal beschikbaar worden gemaakt in ziekenhuizen.