Nieuwe capsule brengt kankermedicijn direct bij de tumor

Verfijning chemotherapie veelbelovende stap vooruit
Kleine biologisch afbreekbare capsules van eiwitten kunnen anti-kankermedicijnen gericht en in hoge concentratie op de plek van een tumor krijgen. Hiermee blijft de schade aan gezond weefsel beperkt en zijn de medicijnen succesvoller in het aanvallen van de tumorcellen dan medicijnen zonder capsule. Dat stelt biochemicus Etienne van Bracht van het Radboudumc. Met de resultaten van dit onderzoek komt de toepassing van deze capsules in de patiëntenzorg een stap dichterbij. Etienne van Bracht promoveert op 17 juni.

Tumorcellen kunnen zich snel delen en vermenigvuldigen. Anti-kankermiddelen vertragen de voortgang van de kanker door de celdeling van de tumorcellen te remmen. Het probleem is dat veel van deze medicijnen ook gezonde, snel delende cellen aanvallen. Dit uit zich in de veelvoorkomende bijwerkingen van chemotherapie, zoals haaruitval en misselijkheid. Dit is te verhelpen door ervoor te zorgen dat de medicijnen alleen bij de tumor terecht komen en niet elders in het lichaam. Een manier hiervoor is om de medicijnen te voorzien van afweerstoffen die gericht binden aan signaalstoffen die specifiek, of in sterk verhoogde mate, door tumorcellen worden gemaakt.

Concentratie verhogen
Hoewel door directe labeling van kankermedicijnen met afweerstoffen gezonde weefsels grotendeels worden ontzien, bereiken de middelen op de plek van tumor niet altijd voldoende hoge concentraties. Vaak worden het grootste deel van de medicijnen uit het bloed gefilterd, nog voordat ze hun werk kunnen doen. De tumorcellen zijn vervolgens redelijk in staat de resterende geneesmiddelen uit de cel te houden. Bij hogere medicijnconcentraties wordt dit onmogelijk. Hogere concentraties zijn te bereiken door de geneesmiddelen te verpakken in microscopisch kleine capsules die door de tumorcellen worden opgenomen, zodat de geneesmiddelen direct in de cel worden afgeleverd en daar hun werk doen.

Kleine bolletjes
De eerste capsules om medicijnen mee in de bloedbaan te brengen zijn ontwikkeld in 1965. Deze hadden de vorm van liposomen: kleine bolletjes van vetzuren, vergelijkbaar met de structuren die van nature in celmembranen voorkomen. Liposomen zijn heel geschikt voor medische toepassingen, ware het niet dat ze instabiel zijn in het maak- en bewaarproces. Een stabielere oplossing zijn capsules van polymeren. Deze ‘bioplastics’ zijn in veel verschillende grootten en samenstellingen te vormen tot biologisch afbreekbare capsules. Na gebruik verdwijnen ze uit het lichaam. Een nadeel van polymeren is echter dat de afbraakproducten giftig kunnen zijn.

Bevroren eiwit
De laatste jaren is de ontwikkeling van eiwitcapsules in opkomst. Deze combineren de voordelen van liposomen en polymeren. Etienne van Bracht gebruikte voor zijn onderzoek capsules van het eiwit albumine. Hij maakte ze door een oplossing van eiwitten zeer snel in te vriezen tot -196 graden en het daarna weer ‘op te warmen’ tot -10 graden en te vriesdrogen. Hierdoor organiseert de bevroren eiwitoplossing zich tot kleine bolletjes. Door deze vervolgens te laten badderen in een oplossing met de kankermedicijnen doxorubicine en curcumine komen de medicijnen in de capsules terecht.

Eierstoktumoren
De met kankermedicijn gevulde eiwitbolletjes kunnen in de bloedbaan worden gebracht. Omdat tumoren enigszins lekke bloedvaten hebben, komen de eiwitcapsules uit het bloed terecht in de ruimtes tussen de tumorcellen. Omdat ook de lymfeafvoer in tumoren beperkt is, blijven de capsules hier rondhangen. Capsules met een grootte van ongeveer 200 nanometer blijken het meest effectief om dit effect te bereiken. Etienne van Bracht onderzocht de werking van de capsules bij eierstoktumoren. Deze tumorcellen karakteriseren zich door de aanwezigheid van de signaalstof mucine 1. De afweerstof hKC4 bindt hieraan. Van Bracht voorzag zijn capsules daarom van een coating van deze afweerstof. In het lab bleek dat de capsules hierdoor inderdaad selectief de eierstoktumorcellen opzoeken. Het bleek echter dat de capsules hun dodelijke chemotherapie net buiten de cellen afgaven. De medicijnen konden vervolgens maar mondjesmaat doordringen in de cellen. De snelheid van opname van de medicijnen kon Van Bracht opvoeren door een cel-penetrerend eiwit toe te voegen aan de coating van de capsules.

Verder onderzoek
Van Bracht: “In het laboratorium werkt het allemaal naar wens. We kunnen onze capsules zo maken dat ze effectief binden aan de tumorcellen en makkelijk door het celmembraan heen kunnen dringen. Een volgende stap is om te onderzoeken of we een werkzame combinatie kunnen maken van afweerstoffen en cel-penetrerende eiwitten op dezelfde capsule. Wat ook nog een uitdaging blijft is dat de capsules eigenlijk te snel uit het lichaam worden gezuiverd door de lever en de milt. Het lichaam ziet de eiwitcapsules toch als lichaamsvreemd materiaal. Voordat we het gebruik van deze capsules bij de mens kunnen gaan onderzoeken, moeten we dat probleem dus nog oplossen.”

Bron: Radboudumc

Jan de Leeuw