Onderzoekers van de University of Oklahoma hebben een nieuw medicijnafgiftesysteem ontwikkeld dat de opname van therapeutische stoffen door kankercellen aanzienlijk verbetert. Door messenger RNA (mRNA) te combineren met goud-nanodeeltjes in één drager, slaagt het systeem erin om veel grotere hoeveelheden van de behandeling in tumorcellen af te leveren.
Het principe achter de technologie is vergelijkbaar met het verhaal van het Paard van Troje. “Het afgiftesysteem werkt als een Trojaans paard,” zegt Joshua Seaberg, promovendus en eerste auteur van de studie. “In plaats van dat kleine hoeveelheden therapeutisch materiaal stukje bij beetje de cel binnendringen, ontstaat er een soort overstroming van de werkzame stof in de kankercel.”
Goud-nanodeeltjes
mRNA is veelbelovend in de behandeling van kanker, omdat het cellen kan aanzetten tot de productie van eiwitten die geprogrammeerde celdood (apoptose) veroorzaken. In de praktijk is het echter lastig om mRNA efficiënt in kankercellen te krijgen. Om dat probleem te omzeilen, ontwikkelde Seaberg een stabiele nanodrager, een zogeheten ‘aurniosome’, die zowel mRNA als goud-nanodeeltjes bevat.
Zodra deze drager een kankercel binnendringt, binden de goud-nanodeeltjes zich aan twee specifieke eiwitten in het celmembraan. Daardoor wordt een biologisch proces geactiveerd dat de ‘hoofdingang’ van de cel verder opent. Het resultaat: meer dragers en dus meer therapeutische lading kunnen de cel binnenkomen, wat de effectiviteit van de behandeling vergroot. De resultaten van het onderzoek zijn onlangs gepubliceerd in Science Advances.
Veelbelovende preklinische resultaten
Het systeem werd getest in laboratoriumexperimenten en in muismodellen van eierstok- en leverkanker. In celkweken bleken aurniosomes met goud-nanodeeltjes aanzienlijk efficiënter in het binnendringen van kankercellen dan vergelijkbare dragers zonder goud. In dierstudies leidde de behandeling tot een duidelijke vertraging van de tumorgroei.
Volgens Seaberg ligt hier een belangrijk verschil met bestaande benaderingen. “Veel afgiftesystemen lopen tegen dezelfde beperking aan: de daadwerkelijke efficiëntie blijft laag. Er zitten veel barrières tussen het ontwerpen van een medicijn en het afleveren ervan op de juiste plek. Wij zagen daar een kans om die kloof drastisch te verkleinen.”
Meer dan alleen mRNA
Hoewel het huidige onderzoek zich richtte op mRNA, is het systeem breder inzetbaar. De nanodrager kan in principe ook andere therapieën vervoeren, zoals chemotherapeutica of ‘small interfering RNA’ (siRNA). Het team test de technologie inmiddels met verschillende soorten behandelingen en heeft een patent aangevraagd op zowel het afgiftesysteem als het productieproces.
Volgens Priyabrata Mukherjee, hoogleraar pathologie en begeleider van het onderzoek, vraagt dit om een andere manier van denken. “Traditioneel wordt het afgiftesysteem gezien als iets passiefs, een onschuldig voertuig. Ons werk laat zien dat de drager zelf een actieve rol kan spelen in de therapie. Dat opent de deur naar volledig nieuwe behandelstrategieën.” De studie benadrukt hoe nanotechnologie en slimme drug delivery niet alleen de effectiviteit van bestaande therapieën kunnen vergroten, maar ook nieuwe mogelijkheden creëren voor precisiegeneeskunde in de oncologie.
Nanobots
Een kleine twee jaar geleden schreven wij over de ontwikkeling van microrobots en nanobots voor minimaal invasieve geneeskunde, met als doel behandelingen zeer gericht in het lichaam af te leveren. Aan het TechMed Centrum van de Universiteit Twente zette onderzoeker Islam Khalil belangrijke stappen op dit terrein. Zijn onderzoek richtte zich op magnetisch aangestuurde mini-robots die door lichaamsvloeistoffen kunnen navigeren, zelfs tegen de bloedstroom in, om moeilijk bereikbare plekken te behandelen.
Samen met een multidisciplinair team en klinische partners zoals het Radboudumc en Medisch Spectrum Twente vertaalde Khalil medische behoeften naar technische oplossingen. De focus lag daarbij niet op één universele robot, maar op specifieke robots voor concrete toepassingen, zoals het behandelen van bloedklonters in het onderbeen. Hoewel klinische toepassing nog toekomstmuziek is, zorgen nationale en internationale samenwerkingen en technologische vooruitgang ervoor dat de ontwikkeling gestaag richting de praktijk beweegt.
