Hoe nanodeeltjes de verspreiding van kanker kunnen veroorzaken
Nieuw onderzoek wijst uit dat sommige nanomaterialen die wetenschappers gebruiken om kanker te bestrijden, het tegenovergestelde effect kunnen hebben: om tumoren te helpen verspreiden. De resultaten laten zien waarom dit kan gebeuren en stellen ons een manier voor om dit risico om te zetten in een therapeutisch voordeel.
Nanotechnologie is onlangs naar voren gekomen als een innovatieve manier om kanker te behandelen.
Sommige onderzoekers hebben bijvoorbeeld gouden nanodeeltjes bedacht die kankercellen kunnen "opzoeken" en deze van binnenuit kunnen verpulveren.
Anderen hebben echter nanocapsules gebruikt om geconcentreerde medicijnen op een uiterst precieze manier af te geven, waarbij de bijwerkingen die conventionele chemotherapie zou kunnen veroorzaken, worden vermeden.
Maar waar zijn deze "nanodragers" van gemaakt, en kunnen de materialen die wetenschappers gebruiken in nanogeneeskunde de verspreiding van kanker helpen in plaats van belemmeren?
Wetenschappers gebruiken onder andere goud, titaniumdioxide, zilver en siliciumdioxide meestal voor therapeutische doeleinden.
Echter, nieuw onderzoek - waarvan de resultaten nu in het tijdschrift verschijnen Natuur Nanotechnologie - suggereert dat deze nanomaterialen de verspreiding van kankercellen zouden kunnen vergemakkelijken door de kloof tussen bloedvatcellen te vergroten en kankercellen gemakkelijker naar nieuwe locaties te laten migreren.
Tot deze conclusie kwamen onderzoekers van de National University of Singapore (NUS) bij Clementi na bestudering van verschillende modellen van borstkanker bij knaagdieren.
Fei Peng, van het Department of Chemical and Biomolecular Engineering aan de NUS Faculty of Engineering, is de eerste auteur van het artikel.
Peng en collega's noemden het fenomeen "door nanomaterialen geïnduceerde endotheliale lekkage" (NanoEL). In hun paper suggereren ze ook nieuwe manieren waarop medicijnontwikkelaars deze ontdekking zouden kunnen gebruiken om effectievere therapieën voor kanker en andere aandoeningen te bedenken.
Nanodeeltjes kunnen de progressie van kanker versnellen
Peng en team ontdekten dat NanoEL de beweging van kankercellen van de oorspronkelijke tumorlocatie naar nieuwe locaties versnelt en de kankercellen die al in beweging zijn, helpt om de bloedcirculatie te ontwijken.
David Leong, universitair hoofddocent bij de afdeling Chemische en Biomoleculaire Techniek aan de NUS Faculteit Ingenieurswetenschappen, is een van de leiders van de studie.
Hij legt de betekenis van deze resultaten uit door te zeggen: "Voor een kankerpatiënt is de directe implicatie van onze bevindingen dat langdurige, reeds bestaande blootstelling aan nanodeeltjes - bijvoorbeeld via alledaagse producten of milieuverontreinigende stoffen - de progressie van kanker kan versnellen, zelfs als nanogeneeskunde wordt niet toegediend. "
Nanodeeltjes zijn vaak aanwezig in bewerkte voedingsmiddelen en cosmetische producten zoals crèmes en lotions.
"De interacties tussen deze kleine nanomaterialen", vervolgt Leong, "en de biologische systemen in het lichaam moeten in aanmerking worden genomen bij het ontwerp en de ontwikkeling van nanogeneeskunde voor kanker."
"Het is cruciaal", voegt hij eraan toe, "om ervoor te zorgen dat het nanomateriaal dat het antikankermedicijn aflevert, ook niet onbedoeld de tumorprogressie versnelt."
"Terwijl nieuwe doorbraken in de nanogeneeskunde zich ontvouwen, moeten we tegelijkertijd begrijpen waardoor deze nanomaterialen onverwachte resultaten opleveren."
David Leong
Van vijand tot vriend
De auteurs van het onderzoek leggen ook uit dat we hetzelfde mechanisme kunnen gebruiken dat een kwetsbaarheid in de behandeling van kanker zou kunnen vertegenwoordigen en de verspreiding van tumoren zou kunnen stimuleren om precies het tegenovergestelde effect te bereiken.
Het lekken van bloedvaten, zeggen ze, kan ook de toegang van chemotherapiemedicijnen of stamcellen tot beschadigde weefsels vergemakkelijken.
"We onderzoeken momenteel het gebruik van het NanoEL-effect", zegt Leong, "om onrijpe tumoren te vernietigen als er weinig of geen lekkende bloedvaten zijn om kankermedicijnen naar de tumoren te brengen."
"We moeten deze fijne lijn heel voorzichtig betreden en de duur van de blootstelling van de tumoren aan de nanodeeltjes optimaliseren", voegt hij eraan toe. "Dit zou wetenschappers in staat kunnen stellen om de bron van de ziekte te onderzoeken voordat de kankercellen zich verspreiden en een zeer ongevoelig probleem worden."
Naast kanker is het wellicht ook mogelijk om de bevindingen toe te passen op andere aandoeningen waarbij beschadigde organen en weefsels betrokken zijn.
Studie medeleider Han Kiat Ho, van de afdeling Farmacie aan de NUS Faculteit Wetenschappen, legt verder uit.
Volgens hem kan NanoEL “ook worden uitgebuit in andere omstandigheden waar het uitvallen van lekkage een belangrijk kenmerk is. Zo kunnen orgaanletsels zoals leverfibrose overmatige littekens veroorzaken, "zegt hij," resulterend in een verlies van lekkage waardoor de toevoer van voedingsstoffen via de bloedvaten wordt verminderd. "
