Chinese wetenschappers hebben nanorobots van DNA gebouwd die naar een tumor reizen en daar een eiwit loslaten dat het bloed laat stollen. De dichtgeslibde bloedvaten bezorgen de tumor een hartinfarct, waardoor de kankercellen afsterven.
Een tumor is eigenlijk gewoon een stukje weefsel. Alleen wel weefsel van de foute soort. Dankzij mutaties in het DNA van een paar gezonde cellen gaat weefsel ongecontroleerd groeien; het kenmerk van kanker. Die tumor moet dus weg.
Er zijn verschillende manieren dat te doen. Je kunt hem operatief verwijderen, bestralen met een bundel energierijke fotonen (of protonen, lees: ‘Patiënten bestraald met protonen in Groningen’); of bestrijden met chemotherapie, een heftig geneesmiddel dat schade aan kankercellen moet veroorzaken, zodat ze stoppen met delen. Afhankelijk van de soort tumor, de locatie en de gesteldheid van de patiënt zullen artsen voor een van deze opties kiezen, of ze combineren.
Nanorobotjes
Nu lijkt er zicht op een nieuwe aanpak: het uithongeren van de tumor. Zo’n gezwel kan groeien doordat hij voedsel en zuurstof krijgt via bloedvaten. Die moet je dus afsluiten om de tumor dwars te zitten, bedachten Chinese wetenschappers. Je moet hem als het ware een hartfinfarct bezorgen. En hoe kun je dat nu beter doen dan door nanorobotjes trombine te laten afleveren in de tumor. Dat is namelijk het enzym dat in een gezond lichaam een belangrijke rol speelt bij het stollen van bloed, als er een wond is.
De bio-ingenieurs van verschillende Chinese universiteiten en R&D-instellingen bouwen eerst een matje van DNA-strengen (ze noemen het zelf DNA-origami), van 90 x 60 nm, dat dient om vier trombinemoleculen aan vast te maken (zie afbeelding hieronder, met twee trombinemoleculen). Door het rechthoekige velletje op te rollen ontstaat een cilindervormig nanodeeltje – de onderzoekers noemen het zelf een nanorobotje – dat in grote aantallen in de bloedbaan kan worden gespoten.
Alleen in de tumor
De crux van het onderzoek is dat deze nanodeeltjes natuurlijk alleen maar in de tumor hun bloedstollende werk mogen doen, en niet in een stuk gezond weefsel. Want dat zou kunnen leiden tot een hartinfarct of een beroerte. Daarom maakten de onderzoekers aan elk trombinemolecuul op het DNA-velletje een zogeheten aptameer vast; een molecuul dat speciaal is ontworpen om zich te binden aan een doel-molecuul. Dat is in dit geval het eiwit nucleoline, dat veel wordt aangemaakt door tumoren. De truc is dus dat de nanodeeltjes door heel het lichaam gaan reizen, maar alleen bij de tumor blijven plakken.
Schade aan de tumor
In dieproeven bleek dat deze truc goed werkte. Muizen kregen een oplossing ingespoten met duizenden van deze opgerolde nanodeeltjes. Al na een paar uur bleken deze de tumor te hebben omringd en na een etmaal was er duidelijk zichtbare schade aan de tumor (zie illustraties hierboven). Na hun werk te hebben gedaan, kwam de nanodeeltjes los van de tumor en verlieten ze het muizenlijf op natuurlijke wijze, ongeveer na 24 uur. Ondertussen deed het stollingsmiddel trombine rustig zijn werk: na twee dagen waren de bloedvaatjes al voor een deel afgesloten en nog een dag later hadden alle bloedvaten van de tumor hier last van.
Veilig
Het belangrijkste resultaat van deze proeven is dat de nanodeeltjes effectief zijn en veilig. ‘We zagen geen negatieve effecten op onze muizen; geen waarneembare toename in de bloedstolling’, aldus onderzoekleider Yuliang Zhao, hoogleraar aan het National Center for Nanoscience and Technology (NCNST) van de Chinese Academie van Wetenschappen in een nieuwsbericht van PhysOrg. Cruciaal is dat de nanodeeltjes wegbleven uit de hersenen, waar ze eventueel een beroerte zouden kunnen veroorzaken.
We kunnen onze strategie misschien ook gebruiken om medicijnen lokaal af te leveren.
De eerste proeven laten zien dat de aanpak met nanodeeltjes geschikt lijkt voor verschillende soorten kanker: melanoom (huidkanker) en longkanker zijn succesvol getest in muizen. Bij melanoom pakten de nanodeeltjes niet alleen de primaire tumor aan, maar voorkwamen ze ook dat er uitzaaiingen ontstonden.
Medicijnen afleveren
Het onderzoeksteam gaat door met hun proeven, waarbij binnen een paar jaar ook mensen worden betrokken. Maar het principe dat ze gebruiken, lijkt breder inzetbaar. ‘Met een paar aanpassingen kunnen we onze strategie misschien ook gebruiken om medicijnen lokaal af te leveren.’
De details van dit werk staan beschreven in een recent artikel in vakblad Nature Biotechnology.
Openingsbeeld Arizona State University
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.