Een onderzoeksteam van de Universiteit van Colorado Boulder heeft een nieuwe therapeutische aanpak ontwikkeld waarbij ultrasone golven worden gecombineerd met trillende nanodeeltjes om dicht tumorweefsel te verzachten, waardoor de effectiviteit van chemotherapie mogelijk wordt verbeterd. De methode zou kunnen helpen bij het overwinnen van een al lang bestaande uitdaging in de oncologie: veel tumoren zijn zo compact dat medicijnen moeite hebben om door te dringen tot de binnenste lagen.
Chemotherapie blijft een hoeksteen van de kankerzorg, maar het effect ervan is beperkt wanneer medicijnen niet alle kankercellen kunnen bereiken, of wanneer hoge doses die nodig zijn voor een goede werking schade toebrengen aan gezond weefsel. “Tumoren zijn als slecht ontworpen steden”, legt hoofdauteur Andrew Goodwin, universitair hoofddocent chemische en biologische technologie, uit. “De wegen zijn er wel, maar ze zijn moeilijk begaanbaar. We onderzoeken manieren om deze wegen open te maken, zodat behandelingen daadwerkelijk hun werk kunnen doen.”
Hoe de technologie werkt
De onderzoekers ontwikkelden geluidsgevoelige nanodeeltjes, silicadeeltjes van ongeveer 100 nanometer groot, bedekt met vetmoleculen, die intens trillen wanneer ze worden blootgesteld aan hoogfrequente ultrasone golven. Deze trilling veroorzaakt cavitatie, waardoor microbellen ontstaan die de structuur van de tumor veranderen.
Wanneer ze aan tumormodellen werden toegevoegd en door ultrasone golven werden geactiveerd, verzachtten de deeltjes 3D-tumorkweken door de eiwitten te verminderen die het weefsel verstijven. Belangrijk is dat deze aanpak, in tegenstelling tot traditionele therapeutische ultrasone golven, geen cellen in de 3D-modellen vernietigde, wat suggereert dat het de nevenschade aan omliggend gezond weefsel kan verminderen.
Hoofdonderzoeker Shane Curry merkt op dat dit clinici zou kunnen helpen om ultrasone golven met een lagere intensiteit te gebruiken voor de behandeling. “Een belangrijke beperking bij tumortherapie is het toedienen van effectieve doses zonder gezond weefsel te beschadigen. Deze deeltjes kunnen de werkzaamheid van bestaande behandelingen verhogen en tegelijkertijd de risico's verminderen.” Het onderzoek werd beschreven in ACS Applied Nano Materials.
Gerichte, minimaal invasieve zorg
Het team ziet deze technologie als bijzonder veelbelovend voor solide tumoren, waaronder prostaat-, blaas-, eierstok- en borstkanker, waar lokale behandeling mogelijk is. Toekomstige toepassingen kunnen bestaan uit het coaten van de nanodeeltjes met antilichamen, zodat ze door de bloedbaan kunnen circuleren en zich selectief aan tumoren kunnen binden voordat ze door ultrasone golven worden geactiveerd. Deze strategie sluit aan bij de bredere ontwikkeling naar precisie-oncologie, waarbij gerichte medicijnafgifte wordt gekoppeld aan minimaal invasieve ingrepen.
De onderzoekers testen de technologie nu op muizen. Hoewel toepassing bij mensen nog enkele jaren op zich laat wachten, is Goodwin optimistisch: “Gerichte ultrasone technologie heeft een snelle ontwikkeling doorgemaakt. We zijn enthousiast over de integratie van onze deeltjes in de volgende generatie beeldvormings- en therapieplatforms om meer gepersonaliseerde, effectieve kankerzorg te ondersteunen.” Als deze aanpak succesvol is, zou dit een belangrijke verschuiving in de behandeling van kanker kunnen betekenen, waarbij ultrasone golven van een diagnostisch hulpmiddel worden omgevormd tot een belangrijke factor voor veiligere, meer gerichte therapieën.
Nanodeeltjes-therapie voor Alzheimer
Enkele maanden geleden ontwikkelden onderzoekers van het Institute for Bioengineering of Catalonia en het West China Hospital Sichuan University een op nanodeeltjes gebaseerde therapie die Alzheimer-achtige symptomen bij muizen omkeerde. In tegenstelling tot traditionele nanogeneesmiddelen fungeren deze “supramoleculaire geneesmiddelen” niet alleen als transportmiddel, maar zijn ze zelf ook actief therapeutisch. De behandeling richt zich op het herstel van de bloed-hersenbarrière (BBB), die bij de ziekte van Alzheimer vaak verstoord is, waardoor schadelijke amyloïde bèta-eiwitten zich ophopen.
In muismodellen leidde toediening van slechts drie doses binnen een uur tot een vermindering van 50 tot 60% van amyloïde bèta in de hersenen. Na zes maanden vertoonden de muizen, vergelijkbaar met 90-jarige mensen, weer normaal cognitief gedrag. De supramoleculaire deeltjes bootsen natuurlijke LRP1-liganden na, waardoor amyloïde bèta weer efficiënt kan worden verwijderd. Volgens de onderzoekers opent deze aanpak een nieuwe behandelingsroute die zich richt op het herstel van de vasculaire functie, wat de weg vrijmaakt voor effectievere therapieën voor Alzheimer en andere neurodegeneratieve ziekten.
