Metalen nanodots gebruiken reactieve zuurstof om kankercellen selectief te doden

Een internationaal onderzoeksteam onder leiding van de RMIT Universiteit heeft kleine deeltjes gecreëerd, bekend als nanodots, gemaakt van een metaalachtige verbinding die kankercellen kan doden terwijl gezonde cellen grotendeels ongedeerd blijven. Hoewel dit werk zich nog in de celkweekfase bevindt – het is nog niet getest op dieren of mensen – wijst het op een nieuwe strategie voor het ontwerpen van kankerbehandelingen die de eigen zwakheden van kanker uitbuiten.

De deeltjes zijn gemaakt van molybdeenoxide, een verbinding op basis van een zeldzaam metaal, molybdeen genaamd, dat vaak wordt gebruikt in elektronica en legeringen.

De hoofdonderzoeker van het onderzoek, professor Jian Zhen Ou, en dr. Baoyue Zhang van de School of Engineering, zeiden dat het aanpassen van de chemische samenstelling ervoor zorgde dat de deeltjes reactieve zuurstofmoleculen vrijgaven – onstabiele vormen van zuurstof die celcomponenten kunnen beschadigen en celdood kunnen veroorzaken.

In tests doodden de deeltjes in 24 uur driemaal meer baarmoederhalskankercellen dan gezonde cellen. Belangrijk is dat ze werkten zonder dat er licht nodig was, wat ongebruikelijk is voor dit soort technologie.

“Kankercellen leven al onder hogere stress dan gezonde cellen,” zei Zhang. ‘Onze deeltjes duwen die stress nog een beetje verder – genoeg om zelfvernietiging in kankercellen te veroorzaken, terwijl gezonde cellen er prima mee om kunnen gaan.

“Het resultaat waren deeltjes die selectief oxidatieve stress genereren in kankercellen onder laboratoriumomstandigheden”, zei ze.

Bij de samenwerking waren Dr. Shwathy Ramesan van het Florey Institute of Neuroscience and Mental Health in Melbourne en onderzoekers van instellingen in China betrokken, waaronder Southeast University, Hong Kong Baptist University en Xidian University. De bevindingen zijn gepubliceerd in het journaal Geavanceerde wetenschap.

Hoe de innovatie werkt

Het team paste het recept van het metaaloxide aan en voegde kleine hoeveelheden waterstof en ammonium toe. Deze verfijning veranderde de manier waarop de deeltjes met elektronen omgingen, waardoor ze meer van de reactieve zuurstofmoleculen konden produceren die kankercellen tot apoptose drijven – het natuurlijke schoonmaakproces van het lichaam voor beschadigde cellen.

In een andere test braken dezelfde deeltjes een blauwe kleurstof in slechts 20 minuten met 90% af, wat aantoont hoe krachtig hun reacties zelfs in het donker kunnen zijn.

De meeste huidige kankerbehandelingen beïnvloeden zowel kanker- als gezond weefsel. Technologieën die kankercellen selectiever onder druk zetten, zouden kunnen leiden tot zachtere, meer gerichte therapieën. Omdat deze deeltjes gebaseerd zijn op een gebruikelijk metaaloxide in plaats van dure of giftige edelmetalen zoals goud of zilver, kunnen ze ook goedkoper en veiliger te ontwikkelen zijn.

Het COMBS-team bij RMIT zet dit werk voort, met volgende stappen, waaronder het richten van toedieningssystemen zodat de deeltjes alleen in tumoren worden geactiveerd, het controleren van de afgifte van reactieve zuurstofsoorten om schade aan gezond weefsel te voorkomen, en het zoeken naar partnerschappen met biotech- of farmaceutische bedrijven om de deeltjes in diermodellen te testen en schaalbare productiemethoden te ontwikkelen.