Aanzienlijke sprong voorwaarts in de methode voor de behandeling van kanker

Professor Jan CM van Hest van de Technische Universiteit Eindhoven heeft een doorbraak aangekondigd in niet-invasieve kankerbehandeling. Zijn Institute for Complex Molecular Systems werkte samen met verschillende Chinese onderzoeksinstellingen om een ​​nanotechnologie te testen die de nadelen aanpakt van fotodynamische therapie, een opkomende kankerbehandeling. Onlangs is in het tijdschrift een paper gepubliceerd waarin de succesvolle test van de methodologie wordt beschreven ACS Nano.

Fotodynamische therapie (PDT) is een niet-toxische, niet-chirurgische kankerbehandeling die in verschillende landen in opkomst is, met name in de VS en China. Een patiënt wordt geïnjecteerd met een stof die fotosensibilisator wordt genoemd en die op licht reageert. Zodra de fotosensibilisator zich in de buurt van tumorcellen bevindt, wordt deze geactiveerd door een laser. De reactie creëert singlet zuurstof, die nabijgelegen cellen vernietigt. Door zich te richten op de laser en fotosensibilisator kunnen ze tumorcellen vernietigen. PDT activeert ook indirect het immuunsysteem, dat vervolgens ook de kanker aanvalt.

Een gamechanger 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 liggen zodat de laser deze kan bereiken. Het heeft niet de bijwerkingen van chemotherapie of de risico’s van een operatie. Om goed te werken, moeten echter drie problemen worden opgelost. Ten eerste moet de fotosensibilisator worden gericht om zich rond de tumor te verzamelen. Ten tweede heeft de reactie zuurstofmoleculen nodig om singletzuurstof te creëren, en tumoren creëren zuurstofarme omgevingen. Ten derde hebben tumoren een verdedigende stof die singletzuurstof afbreekt.

Het team van biomedische ingenieurs van professor van Hest ontwierp een enkel nanodeeltje dat alle drie de problemen kon oplossen. Het is bedekt met polymeren die worden geactiveerd door de zure omgeving van de tumor om zich aan de tumor te hechten. De polymeren worden bij elkaar gehouden door de fotosensibilisator en fungeren als zowel container als belangrijkste lading. Een door het deeltje gedragen katalase breekt waterstofperoxide uit de tumor af om een ​​overvloed aan zuurstof te produceren. Ondertussen breekt een andere verbinding in het deeltje de verdedigingssubstantie af en, als een mooi neveneffect, komt mangaan vrij dat MRI-beeldvorming vergemakkelijkt.

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

Succesvolle resultaten, maar verder testen nodig

Professor van Hest, verbonden aan de afdelingen Biomedische Technologie en Chemische Technologie en Chemie, werkte samen met Ph.D. student en China Scholarship Council fellow Jianzhi Zhu om leiding te geven aan een team dat labs omvatte in de TU / e Bio-organic Chemistry Group, Donghua University en Fudan University. De TU / e gebruikt dit soort internationale samenwerking om voorop te blijven lopen in onderzoek. Onder leiding in China door professor Xiangyang Shi van de Donghua University, toonden de proeven aan dat het deeltje effectief was bij het aanpakken van de drie problemen met PDT.

Het team hoopt dat de succesvolle resultaten van hun onderzoeken zullen leiden tot verder testen van deze revolutionaire behandeling. Voordat het in proeven bij mensen gaat, moet het worden getest in meer complexe systemen op veiligheid en werkzaamheid. Ondertussen onderzoekt het team een ​​door licht aangedreven motorische functie die het nanodeeltje dieper in de tumoren zou drijven, waar het effectiever kan zijn. Het is een opwindende mogelijkheid, aangezien nanogeneeskunde en nanomotoren te vaak als afzonderlijke disciplines worden gescheiden.

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