Microbubbels zijn op maat gemaakte minuscule gasbelletjes die door nanotechnologische ingrepen allerlei eigenschappen mee kunnen krijgen. De techniek wordt al enkele jaren gebruikt in de kankerdiagnostiek, waarbij de microbubbels tumorcellen opsporen en beter zichtbaar maken. Maar nu lijkt het erop dat microbubbels ook in staat zijn om kankermedicijnen exact op de plaats van bestemming te brengen. En dat kan mogelijk voor een doorbraak in de behandeling van kanker zorgen. Onlangs verscheen een Britse studie in vaktijdschrift Theranostics.

Microbubbels zijn in de jaren ’90 ontwikkeld, aanvankelijk als middel om echoscans duidelijker te maken. De minuscule (tussen de 0,5µm en 10 µm doorsnede) met gas gevulde belletjes worden namelijk aan het trillen gebracht door ultrasoon geluid, waardoor ze beter zichtbaar worden.

Een huid en een kern

Een microbubbel bestaat uit twee delen: een huid, die kan bestaan uit van alles, zoals polymeren, lipiden, proteïnen, lipopolymeren en combinaties daarvan. En een kern, die gevuld is met een gas. De microbubbels worden intraveneus toegediend.

Onderzoekers realiseerden zich dat de met gas gevulde microbubbels veilig door de bloedstroom konden reizen, en begonnen na te denken over andere toepassingen van de technologie. En al snel gingen de gedachten uit naar de behandeling van kanker: de microbubbels zouden in staat kunnen zijn om een geneesmiddel (in gasvorm) te vervoeren.

Navigatiesysteem

Aan de universiteit van Leeds wordt in het Leeds Microbubble Consortium door oncologen, wetenschappers en scheikundigen gewerkt aan manieren om de microbubbel-technologie toe te passen in de diagnostiek en behandeling van kanker. Twee onderzoekers uit dit consortium, dr Nicola Ingram en Laura McVeigh beschrijven hoe ze microbubbels van een soort navigatiesysteem konden voorzien in de vorm van antilichamen die aangetrokken worden door het groeihormoon dat voorkomt in bloedvaten die een tumor voeden. Daardoor werden de microbubbels, die gevuld zijn met een antikankermiddel, gericht naar de tumor gestuurd. Vervolgens lieten de wetenschappers door middel van ultrasoon geluid de gasbelletjes openbarsten, en zo werd het geneesmiddel in het hart van de tumor afgegeven.

Dr. Ingram ziet de techniek als een nieuwe stap in precisiemedicatie. “Een van de problemen met kankermedicijnen is dat ze ook erg schadelijk zijn voor andere cellen in het lichaam. Maar dankzij de microbubbel-technologie kunnen we nu deze krachtige medicijnen heel precies inzetten en zo het risico om gezonde nabijgelegen cellen te beschadigen verminderen.”

Minder medicijn

De wetenschappers uit Leeds hebben de techniek vooralsnog alleen nog in dierproeven getest. Daarbij ontdekten ze ook dat de middelen langer in het lichaam aanwezig –en werkzaam- bleven dankzij de microbubbels, wat de werkzaamheid vergroot. Daardoor konden de onderzoekers kankergroei afremmen met minder, maar mogelijk wel veel krachtiger, medicijn.

Moleculair fysicus en mede-auteur professor Stephen Evans is enthousiast. “De resultaten van dit onderzoek laten niet alleen zien hoe precies microbubbels aangestuurd kunnen worden, maar ook dat de afgifte van medicijn enorm verbeterd is. Dat betekent dat we mogelijk veel krachtiger middelen zullen kunnen inzetten zonder schadelijke neveneffecten.”

De onderzoekers willen zich nu richten op de inzet van microbubbels bij de doelgerichte behandeling van patiënten met gevorderde colorectale kanker, de op twee na meest voorkomende kanker in het Verenigd Koninkrijk.

Bemoedigend voorbeeld

Professor Peter Simpson, wetenschapper bij Medicines Discovery Catapult ziet in de microbubbel-technologie een veelbelovende nieuwe manier om geneesmiddelen toe te dienen. “Deze wijze van medicatie kan problemen aanpakken die we niet goed kunnen behandelen met conventioneel toegediende moleculaire middelen of monoclonale antilichamen. Het project is een bemoedigend voorbeeld van hoe een geavanceerde manier om middelen af te geven de biodistributie, doelgerichtheid en effectiviteit van een mogelijk toxische behandeling verbetert.”

Referentie

Nicola Ingram, Laura E. McVeigh et al. Ultrasound-triggered therapeutic microbubbles enhance the efficacy of cytotoxic drugs by increasing circulation and tumor drug accumulation and limiting bioavailability and toxicity in normal tissues. Theranostics, 2020; 10 (24): 10973 DOI: 10.7150/thno.49670