Chemotherapie tegen kanker is berucht om de nare bijwerkingen, zoals misselijkheid en haaruitval. Die bijwerkingen zijn onlosmakelijk verbonden met het werkingsprincipe van de chemotherapie: de werkzame stoffen, cytostatica, worden opgenomen in het inwendige van de tumorcel en verhinderen dat deze zich deelt. Helaas hebben cytostatica ook een giftige uitwerking op gezonde, snel delende cellen, zoals cellen in de darm, haarzakjes, beenmergcellen (waar bloedcellen worden aangemaakt) en geslachtsorganen. Met respectievelijk misselijkheid, haaruitval, bloedarmoede of een slecht functionerend immuunsysteem tot gevolg.

Er wordt dan ook naarstig gezocht naar een manier om de chemotherapie alleen lokaal toe te passen. Dat zou de bijwerkingen kunnen reduceren en een effectievere aanval op de kankercellen mogelijk maken. Een veelbelovende strategie is het gebruik van een soort nanocapsules die hun inhoud alleen in een specifieke omgeving (met name bij een bepaalde temperatuur) lozen. Nanodeeltjes worden al gebruikt voor chemotherapie: de nanocapsules met medicatie hopen zich op in de tumor, waar het medicijn over een lange periode geleidelijk vrijkomt.

“Een voordeel van het gebruik van nanodeeltjes voor chemotherapie is bijvoorbeeld dat het medicijn niet meer in het hart terechtkomt”, zegt prof.dr. Holger Grüll. “maar doordat de medicatie nu langzaam vrijkomt, is het effect op de tumor niet optimaal.” Grüll, die de Duitse nationaliteit heeft, werkt bij Philips Research en is daarnaast deeltijdhoogleraar in de groep Biomedical NMR van de faculteit Biomedische Technologie. Met collega’s van Philips en twee promovendi van de TU/e, Mariska de Smet en Nicole Hijnen, publiceerde hij vorige week een artikel in de Journal of Controlled Release. Hierin beschrijven de onderzoekers een snelle afgifte van een medicijn in een met ultrageluid verwarmde tumor.

“We zijn erin geslaagd om hittegevoelige nanodeeltjes te ontwikkelen die een medicijn tegen kanker kunnen bevatten. De nanodeeltjes gaan alleen open als ze in een omgeving komen met een temperatuur boven 42 graden. Dat betekent dat we, door gericht tumoren te verwarmen met ultrageluid, in korte tijd een grote hoeveelheid medicatie in de tumor kunnen doen vrijkomen. In de MRI-scanner kunnen we dat proces tot in detail volgen.” Een doorbraak, volgens Grüll, al is het onderzoek nog in de zogeheten preklinische fase en moet de werkzaamheid van de therapie nog op mensen worden getest.

Grüll: “Het idee van temperatuursafhankelijke medicijnafgifte is al in 1978 voorgesteld, maar het heeft lang geduurd voor het juiste materiaal voor de deeltjes was gevonden. Bovendien was het nog niet mogelijk om op een niet-invasieve manier tumoren te verwarmen.” Tot voor kort paste men zogeheten rf-ablatie toe om tumoren te verwarmen. Hierbij wordt een naald in de tumor gebracht die radiofrequente signalen uitzendt, waardoor het omliggende tumorweefsel wordt verhit en bij hoge vermogens zelfs kapotgemaakt.

“Rf-ablatie heeft als nadeel dat het invasief is: je moet een naald bij de patiënt inbrengen. Daarbij heb je weinig controle over hoe het weefsel opwarmt. Daarom gebruiken wij gericht ultrageluid voor de opwarming. Hiermee kunnen we zonder problemen tot diep in het lichaam komen.” Alleen bot- en longweefsel is lastig te bereiken met deze ‘High-Intensity Focused Ultrasound’ (HIFU). Dit komt doordat de geluidsgolven de neiging hebben te weerkaatsen op overgangen tussen weefsel van hoge en lage dichtheid.

HIFU is gebaseerd op hetzelfde principe als de tegenwoordig algemeen bekende zwangerschapsecho, alleen ligt het vermogen een stuk hoger en worden de geluidsgolven in één punt gefocusseerd. Het apparaat dat het ultrageluid opwekt, de transducer, is ingebouwd in de MRI-scanner. “Met de scanner bepalen we de locatie van de tumor, zodat het ultrageluid daar precies op kan worden gericht. Bovendien kunnen we met MRI direct zien wat de temperatuur is van het weefsel en of wel de hele tumor wordt verwarmd.” De patiënt zou hiervoor wel gedurende de hele behandeling (minstens een half uur) in de scanner moeten blijven liggen.

Grüll en collega’s gebruikten nog een handige truc: ze stopten niet alleen medicijnen in de nanodeel, maar ook het contrastmiddel voor de MRI-scanner. “Dat is echt nieuw. Het betekent dat we letterlijk kunnen zien waar in de tumor de nanodeeltjes opengaan en het medicijn samen met het contrastmiddel vrijkomt. En we kunnen aan het MR-signaal ook zien hoeveel geneesmiddel er vrijkomt. Soms zit er een dode kern in de tumor waar nauwelijks bloed doorheen stroomt. Op deze plekken komt minder medicijn terecht, maar dat zien we meteen op het beeld.” Dat is een belangrijke stap, want zonder deze truc is heel lastig te meten hoeveel chemo in de tumor terecht komt.

Grüll laat twee MR-plaatjes van een tumor naast elkaar zien. Ze hebben vrijwel exact dezelfde vorm, terwijl op de één de hoeveelheid contrastmiddel te zien is en op de afbeelding ernaast de temperatuur, vertelt hij tevreden. Een teken dat het principe werkt. Grüll heeft op basis van deze ‘proof-of-concept’ hoge verwachtingen: “Het lijkt me realistisch om te verwachten dat we met deze methode minstens een tien maal zo hoge dosis medicatie bij de tumor kunnen afleveren dan bij conventionele therapie. Dat betekent dat de arts de totale dosis kan verlagen, zodat er minder bijwerkingen optreden.”

Het is de bedoeling dat de nieuwe chemotherapie verder wordt onderzocht en verbeterd binnen het project HIFU-CHEM van het topinstituut Center for Translational Molecular Medicine (CTMM), waarin wordt samengewerkt met onder meer de Universiteit Utrecht en het UMC Utrecht. (TJ)