Voorstelling van nanodeeltjes die een kankercel aanvallen en beschadigen.

KU Leuven: combinatie nanodeeltjes met koper en immuuntherapie kan kankercellen doden

Een combinatie van immuuntherapie met nanodeeltjes op basis van koper blijkt dodelijk te zijn voor kankercellen in muizen. Dat hebben wetenschappers van de KU Leuven, de universiteiten van Bremen en Ioannina in Griekenland en het Leibniz-instituut voor materiaalkunde ontdekt. De strategie zorgde ervoor dat de tumoren bij de muizen niet terugkwamen.

Kankerbehandelingen maken steeds vaker gebruik van het immuunsysteem van de mens om tumoren te bestrijden, maar in sommige gevallen is immunotherapie niet succesvol.

Een team van biomedische onderzoekers, natuurkundigen en ingenieurs ontdekte dat tumoren gevoelig zijn voor nanodeeltjes - zeer kleine deeltjes - van koperoxiden – een verbinding van koper en zuurstof. In een levend organisme lossen deze deeltjes op en worden ze giftig voor kankercellen.

Door de nanodeeltjes te bewerken met ijzeroxide, konden de onderzoekers de oplossing met de koperdeeltjes controleren en zo kankercellen elimineren zonder gezonde cellen aan te tasten.

“Als je een nanodeeltje van een materiaal maakt, krijgt dat iets andere kenmerken dan zijn tegenhanger van een normale grootte”, zo legden professor Stefaan Soenen en Bella B. Manshian van de afdeling Beeldvorming en Pathologie aan de KU Leuven uit. "Grote hoeveelheden metaaloxiden kunnen gevaarlijk zijn voor de mens, maar op nanoschaal en bij gecontroleerde, veilige concentraties kunnen ze juist gunstig zijn."

Rode kristallen van het mineraal cupriet, dat bestaat uit een van de vormen van koperoxide.

Werkt als een vaccin

Zoals het team van professor Soenen verwachtte, keerden de kankercellen terug na de behandeling met enkel de nanodeeltjes. Daarom combineerden ze de koperverbindingen met immunotherapie. "We ontdekten dat de koperverbindingen niet alleen de tumorcellen rechtstreeks kunnen doden, maar ook de cellen in het immuunsysteem activeren die tumoren kunnen aanvallen", zei Manshian.

De combinatie van de nanodeeltjes en immunotherapie deed de tumoren volledig verdwijnen en werkt dus als een vaccin voor long- en darmkanker – de twee soorten die in de studie werden onderzocht. Om hun bevinding te bevestigen, injecteerden de onderzoekers na de behandeling nieuwe tumorcellen in de muizen. De cellen werden onmiddellijk verwijderd door het immuunsysteem, dat geprogrammeerd was om op zoek te gaan naar nieuwe, vergelijkbare cellen in het lichaam.

De nieuwe techniek kan worden gebruikt voor ongeveer zestig procent van alle kankers, zeggen de onderzoekers, namelijk die vormen waarbij de kankercellen voortkomen uit een mutatie in het p53-gen. Voorbeelden hiervan zijn long-, borst-, eierstok- en darmkanker.

Een belangrijk element is dat de tumoren verdwenen zonder chemotherapie, een behandeling die meestal gepaard gaat met veel bijwerkingen. Chemotherapeutische geneesmiddelen vallen namelijk niet enkel kankercellen aan, ze brengen ook schade toe aan gezonde cellen die ze onderweg tegenkomen. Sommige middelen doden bijvoorbeeld witte bloedcellen, waardoor het immuunsysteem verzwakt of uitgeschakeld wordt.

Plan voor klinische proef

“Voor zover ik weet, is dit de eerste keer dat metaaloxiden worden gebruikt om kankercellen efficiënt te bestrijden met langdurige effecten in levende modellen", zei professor Soenen. “Nu willen we kijken naar andere metalen nanodeeltjes en identificeren welke deeltjes welke soorten kanker beïnvloeden. Dat moet resulteren in een uitgebreide databank.”

Het team gaat ook tumorcellen op basis van weefsel van kankerpatiënten testen. Als de resultaten hetzelfde blijven, is professor Soenen van plan een klinische proef op te zetten, een proef op menselijke patiënten.

Om dat mogelijk te maken, zijn er echter nog enkele hindernissen. “Nanogeneeskunde wordt steeds populairder in de VS en Azië, maar Europa loopt hierin achter. Het is een uitdaging om vooruitgang te boeken, omdat artsen en ingenieurs vaak een andere taal spreken. We hebben meer interdisciplinaire samenwerking nodig, zodat we elkaar beter kunnen begrijpen en op elkaars kennis kunnen voortbouwen”, zo zei Soenen.

De studie van de onderzoekers van de universiteiten van Leuven, Bremen en Ioannina en het Leibniz Instituut voor materiaalkunde is gepubliceerd in Angewandte Chemie. Dit artikel is gebaseerd op een persbericht van de KU Leuven.