Doorbraak in kanker: artsen ontdekken manier om tumoren zonder chemotherapie te vernietigen
Gepubliceerd: | Bijgewerkt:
Een nieuwe kankerbehandeling die gebruikmaakt van licht, zou zware chemotherapie of radiotherapie overbodig kunnen maken.
Onderzoekers uit Texas hebben een manier bedacht om infraroodlicht te gebruiken als een drilboor waarmee kankercellen van binnenuit uiteen kunnen worden getrokken. Uit proeven is gebleken dat dit heeft geleid tot de eliminatie van melanomen, de dodelijkste vorm van huidkanker.
Een synthetische blauwe kleurstof die vaak wordt gebruikt bij beeldvorming in ziekenhuizen, bindt zich op natuurlijke wijze aan kankercellen.
Onderzoekers ontdekten dat wanneer kankercellen werden blootgesteld aan infraroodlicht, dit heftige schokken veroorzaakte die het membraan van de kankercel kapotmaakten. Hierdoor stierven de cellen zonder dat er hitte of agressieve medicijnen aan te pas kwamen.
De nieuwste baanbrekende methode – bekend als vibronic-driven actie – had een effectiviteit van 99 procent tegen laboratoriumculturen van menselijke huidkankercellen, en de helft van de muizen met melanoomtumoren was na slechts één behandeling kankervrij.
'Het is een compleet nieuwe generatie moleculaire machines die we moleculaire drilboren noemen,' aldus dr. James Tour, nanotechnoloog aan de Rice University.
Nabij -infraroodlicht kan tot 10 cm diep in het lichaam doordringen en organen en botten bereiken zonder operatie. Lichtdeeltjes kunnen ook zo worden gefunctionaliseerd dat ze zich alleen aan kankercellen binden, waardoor de schade aan gezonde cellen wordt beperkt.
De behandeling zelf is zeer gericht, omdat de atomen van de kleurstof zich binden aan de receptoren op kankercellen, terwijl gezonde cellen grotendeels onaangetast blijven. In vervolgonderzoeken is al aangetoond dat het darmkanker, prostaatkanker en borstkankercellen doodt.
De volgende stap is om te bepalen of deze moleculaire drilboor ook kankercellen bij mensen kan vernietigen.
'Deze studie gaat over een andere manier om kanker te behandelen met behulp van mechanische krachten op moleculaire schaal,' aldus Ciceron Ayala-Orozco, een onderzoeker bij Rice en een van de hoofdauteurs van de studie.
Als de behandeling wordt opgeschaald naar menselijke patiënten, kan de impact enorm zijn. Naar schatting leven 1,5 miljoen Amerikanen met melanoom, 1,4 miljoen met darmkanker en 300.000 mannen met prostaatkanker.
In 2025 zullen ongeveer 316.950 vrouwen de diagnose ernstige, invasieve borstkanker krijgen.
De onopvallende kleurstof die in ziekenhuizen door het hele land te vinden is, is een belangrijk onderdeel van vibrongestuurde actie.
Nadat het zich aan receptoren op melanoomcellen heeft gebonden, wordt het aangevallen met infrarood licht, wat een aardbeving in de cel veroorzaakt. De kleurstofatomen beginnen dan tegelijk te trillen.
De elektronen van de kleurstof synchroniseren zich tot een "plasmon" – een golf van collectieve beweging. Deze energie combineert met de natuurlijke trillingen van het molecuul, waardoor de hele structuur 41 biljoen keer per seconde trilt.
De heftige oscillerende energie wordt direct overgebracht op het vetmembraan van de cel, terwijl nanoscopische gaten openscheuren, waardoor vloeistoffen en vreemde moleculen naar binnen kunnen stromen.
Ciceron Ayala-Orozco, een onderzoeker bij Rice en hoofdauteur van de studie, zei: 'Deze studie gaat over een andere manier om kanker te behandelen met behulp van mechanische krachten op moleculaire schaal'
Deze snelle mechanische kracht is zodanig dat 'alles eromheen uit elkaar zal worden gehaald', aldus Ayala-Orozco.
De kankercel verbrokkelt doordat er steeds meer gaatjes in het celmembraan worden geprikt, en sterft af zonder dat er nog medicijnen of bestraling nodig zijn.
De bevindingen van het team uit Texas werden gepubliceerd in het tijdschrift Nature Chemistry .
Ayala-Orozco zei: 'Deze moleculen zijn eenvoudige kleurstoffen die al heel lang door mensen worden gebruikt.
'Ze zijn biocompatibel, stabiel in water en hechten zich uitstekend aan de vette buitenste laag van cellen. Maar hoewel ze werden gebruikt voor beeldvorming, wisten mensen nog niet hoe ze deze als plasmonen konden activeren.'
Nadat Ayala-Orozco jarenlang had geprobeerd om door blauw licht geactiveerde motoren te laten werken tegen tumoren bij muizen, stapte ze over op compleet andere benaderingen.
'Ik begon te denken dat ik misschien niet per se een motor nodig had, maar een molecuul dat nabij-infrarood licht absorbeert, in de hoop dat dit molecuul geactiveerd zou kunnen worden en op een andere manier zou kunnen bewegen – niet per se door rotatie,' vertelde hij aan Healio .
'Toen begon ik na te denken over moleculen die cyaninen worden genoemd en begon ik de verbanden te leggen met een eigenschap uit de fotofysica, plasmonen genaamd, die ik tijdens mijn promotieonderzoek bestudeerde om kanker te behandelen. Ze worden geactiveerd door nabij-infrarood licht. Op een gegeven moment besloot ik dat ik dit moest proberen.'
De volgende stap zal zijn om te bepalen of deze zelfde moleculaire drilboor kankercellen bij mensen zal vernietigen
De bovenstaande grafiek toont de geschatte kankerdiagnoses voor 2025 per kankertype. Borst-, prostaat- en longkanker zullen dit jaar naar verwachting de meest voorkomende vormen van kanker zijn.
Toen onderzoekers hun microscopen op andere soorten kanker richtten, deden ze een opwindende ontdekking: de moleculaire drilboren bleken net zo vernietigend tegen prostaat-, borst- en colorectale kankercellen in petrischalen.
'Ongeacht welke lijn we hanteren, kunnen we 100 procent eliminatie bereiken op celkweek,' aldus Ayala-Orozco.
De universiteit zal moeten samenwerken met een particuliere onderneming om op te schalen, wettelijke obstakels te overwinnen en te beginnen met menselijke proeven, 'hopelijk binnen 5 tot 7 jaar', aldus Ayala-Orozco.
Daily Mail
