Wanneer lage doses kankermedicijnen continu worden toegediend in de buurt van kwaadaardige hersentumoren met behulp van zogenaamde iontronische technologie, neemt de groei van kankercellen dramatisch af. Onderzoekers van de Universiteit van Linköping en de Medische Universiteit van Graz hebben dit aangetoond in experimenten met vogelembryo’s. De resultaten zijn een nieuwe stap in de richting van nieuwe soorten effectieve behandelingen voor ernstige vormen van kanker.
Neuronen – illustratieve foto. Afbeelding tegoed: Pixabay (Gratis Pixabay-licentie)
Kwaadaardige hersentumoren komen vaak terug ondanks een operatie en daaropvolgende behandeling met chemotherapie en bestraling. Dit komt omdat kankercellen zich diep in het weefsel kunnen ‘verbergen’ en vervolgens terug kunnen groeien. De meest effectieve medicijnen kunnen de zogenaamde bloed-hersenbarrière niet passeren, een smal netwerk dat de bloedvaten van de hersenen omringt en verhindert dat veel stoffen uit het bloed daarin terechtkomen. Bijgevolg zijn er zeer weinig opties beschikbaar om agressieve hersentumoren te behandelen.
In 2021 demonstreerde een onderzoeksgroep van de Universiteit van Linköping en de Medische Universiteit van Graz hoe een iontronische pomp kan worden gebruikt om lokaal medicijnen af te leveren en de celgroei te remmen bij een bijzonder kwaadaardige en agressieve vorm van hersenkanker: glioblastoom. Destijds werden er experimenten uitgevoerd met tumorcellen in een petrischaaltje.
Bewezen concept
Nu heeft dezelfde onderzoeksgroep de volgende stap gezet in de richting van het gebruik van deze technologie bij de klinische behandeling van kanker. Door glioblastoomcellen te laten groeien uit onontwikkelde vogelembryo’s kunnen nieuwe behandelmethoden worden getest op levende tumoren. De onderzoekers toonden aan dat de groei van kankercellen vertraagde als lage doses krachtige medicijnen (gemcitabine) continu werden toegediend met behulp van een iontronische pomp direct naast de hersentumor.
“We hebben al eerder laten zien dat het concept werkt. Nu gebruiken we een model met een levende tumor en kunnen we zien dat de pomp de tumor aflevert medicijn zeer effectief. Dus hoewel het een vereenvoudigd menselijk model is, kunnen we met grotere zekerheid zeggen dat het werkt”, zegt Daniel Simon, hoogleraar organische elektronica aan de Universiteit van Linköping.
Het concept achter een toekomstige behandeling voor glioblastoom omvat het chirurgisch implanteren van een iontronisch apparaat rechtstreeks in de hersenen, vlakbij de tumor. Deze aanpak maakt het gebruik van lage doses krachtige medicijnen mogelijk zonder de bloed-hersenbarrière te passeren. Nauwkeurige dosering, zowel qua locatie als timing, is cruciaal voor een effectieve behandeling. Bovendien kan deze methode de bijwerkingen minimaliseren, omdat chemotherapie niet door het lichaam hoeft te circuleren.
Behandeling voor verschillende vormen van kanker.
Naast hersentumoren hopen onderzoekers dat iontronica kan worden toegepast op vele soorten moeilijk te behandelen vormen van kanker.
“Het wordt een zeer hardnekkige behandeling waar de tumor zich niet voor kan verbergen. Hoewel de tumor en het omliggende weefsel het medicijn proberen te elimineren, kunnen de materialen en controlesystemen die we gebruiken in de iontronica continu een hoge lokale concentratie medicijn afgeven aan het weefsel grenzend aan de tumor”, legt Theresia Arbring Sjöström uit, onderzoeker bij het Organic Electronics Laboratory. aan de Universiteit van Linköping.
De onderzoekers vergeleken de continue toediening van medicijnen via de pomp met een eenmaaldaagse dosering, wat meer lijkt op de manier waarop chemotherapie tegenwoordig aan patiënten wordt gegeven. Ze merkten op dat de tumorgroei afnam met de ionenbehandeling, maar niet met de dagelijkse dosisbenadering, hoewel deze laatste twee keer zo krachtig was.
Er is meer onderzoek nodig
Deze experimenten werden uitgevoerd met vogelembryo’s in een vroeg ontwikkelingsstadium. Volgens Linda Waldherr, onderzoeker aan de Medische Universiteit van Graz en gastonderzoeker bij LiU, dient dit model als een goede brug naar grotere dierproeven:
“In vogelembryo’s functioneren bepaalde biologische systemen op dezelfde manier als die in levende dieren, zoals de vorming van bloedvaten. We hoeven er echter nog geen apparaten operatief in te implanteren. Dit laat zien dat het concept werkt, ook al zijn er nog veel uitdagingen die moeten worden aangepakt”, zegt hij.
Onderzoekers denken dat proeven op mensen in de komende vijf tot tien jaar haalbaar kunnen zijn. De volgende stappen omvatten het blijven ontwikkelen van materialen die de chirurgische implantatie van iontronische pompen mogelijk maken. Verdere experimenten zullen ook worden uitgevoerd op ratten en grotere dieren om deze behandelmethode verder te evalueren.
Het onderzoek werd voornamelijk gefinancierd door het Oostenrijkse Wetenschapsfonds, het Horizon-programma van de Europese Unie. Europa programma, de Zweedse Stichting voor Strategisch Onderzoek, de Knut en Alice Wallenberg Foundation en de European Research Council. Theresia Arbring Sjöström, Tobias Abrahamsson, Magnus Berggren en Daniel Simon zijn aandeelhouders van het bedrijf OBOE IPR AB, eigenaar van patenten met betrekking tot iontronische technologie.
Artikel: Continue iontronische chemotherapie vermindert de groei van hersentumoren in in vivo embryonale modellen van vogelsVerena Handl, Linda Waldherr, Theresia Arbring Sjöström, Tobias Abrahamsson, Maria Seitanidou, Sabine Erschen, Astrid Gorischek, Iwona Bernacka Wojcik, Helena Saarela, Tamara Tomin, Sophie Elisabeth Honeder, Joachim Distl, Waltraud Huber, Martin Aslaber, Ruth Birner-Grünberger, Ute Schäfer, Magnus Berggren, Rainer Schindl, Silke Patz, Daniel T. Simon, Nassim Ghaffari-Tabrizi-Wizsy; Gecontroleerd vrijgavedagboek; online gepubliceerd op 11 april 2024. DOI: 10.1016/j.jconrel.2024.03.044
Geschreven door Anders Törneholm
Fontein: Linköping Universiteit
Eerder gepubliceerd in The European Times.
