Wetenschappers werken hard aan medicijnen die specifiek gericht zijn tegen kankercellen en dus minder bijwerkingen hebben. En hun werk is veelbelovend…

Stel je eens voor: een effectieve behandeling van kanker waarbij een patiënt geen last meer krijgt van onaangename bijwerkingen. De huidige behandelingen van kanker gaan gepaard met zowel mentale als fysieke bijwerkingen, en zijn vaak slechts gedeeltelijk effectief. Er zijn reeds behandelingen die zich specifiek richten op de cellen van de tumor, en zelfs met behulp van licht van buitenaf geactiveerd kunnen worden. Maar zijn we in staat om met de zogeheten specifieke behandelingen daadwerkelijk kanker zonder bijwerkingen te genezen?

Chemotherapie
Volgens het KWF is chemotherapie nog steeds een veelgebruikte behandelmethode om kanker te bestrijden. Bij deze behandeling krijgt een patiënt met kanker een hoge dosis van verschillende medicijnen toegediend die voornamelijk de celdeling in tumoren remt en tumorcellen doodt. De medicijnen verspreiden zich door het hele lichaam, met als gevolg dat ze ook in contact komen met gezonde lichaamscellen. De bijwerkingen worden veroorzaakt doordat de medicijnen ook celdeling van gezonde cellen remmen, en ook gezonde cellen daardoor dood kunnen gaan.

De structuur van een antilichaam (links) en van een nanobody (rechts). Nm staat voor nanometer, gelijk aan één miljoenste milimeter. 
Bron: Heukers en collega’s, 2015. Nanomedicine.

De structuur van een antilichaam (links) en van een nanobody (rechts). Nm staat voor nanometer, gelijk aan één miljoenste milimeter. 
Bron: Heukers en collega’s, 2015. Nanomedicine.

Antilichamen
Om bijwerkingen te verminderen zijn medicijnen nodig die specifieker gericht zijn tegen de kankercellen. Deze medicijnen hebben geen nadelig effect op gezonde cellen. Er zijn wereldwijd al verschillende kanker specifieke behandelingen getest die gebruikmaken van antilichamen (zie de afbeelding hiernaast). Antilichamen zijn een onderdeel van ons immuunsysteem dat verkeerde cellen kan herkennen, bijvoorbeeld een geïnfecteerde cel of kankercel. Je kunt antilichamen gebruiken als een adreslabel voor medicijnen. Door medicijnen te koppelen aan antilichamen worden ze op de juiste plek afgeleverd, zonder dat medicijnen in contact komen met gezonde cellen.

Barrière-effect
Maar behandelingen met antilichamen blijken minder effectief dan verwacht. De oorzaak ligt bij de beperkte ruimte tussen de cellen in een tumor. Hoewel antilichamen nauwelijks te zien zijn met een geavanceerde lichtmicroscoop, blijken ze toch nauwelijks tussen de cellen door te kunnen bewegen. Dat komt doordat antilichamen die zijn gebonden aan de buitenkant van de tumor, de weg tussen de cellen blokkeren voor de rest van de antilichamen. Het blokkeren van de ruimte tussen de cellen wordt het barrière-effect genoemd. Onderzoekers van de afdeling moleculaire oncologie aan de Universiteit van Utrecht hebben gekeken naar de mogelijkheden om nanobodies effectief in te zetten als medicijn. Met als doel het barrière-effect te voorkomen. Een nanobody is een klein (nano) onderdeel van het antilichaam dat alleen bepaalt welke cellen herkend worden. Een nanobody heeft geen last van het barrière-effect omdat hij maar liefst tien keer zo klein is als een antilichaam. De positieve effecten van nanobodies zijn aangetoond op een in glas gekweekte tumor van menselijke tumorcellen.

Nanobodies
Antilichamen bestaan uit verschillende onderdelen die elk een eigen werking hebben. Het meest interessante onderdeel van een antilichaam is het onderdeel dat bepaalt aan welke cel het antilichaam bindt. Dit gedeelte heet de variabele keten van het antilichaam. Als je de variabele keten losmaakt van het antilichaam, vormt het een nanobody. Doordat een nanobody wordt gemaakt uit de variabele keten van een antilichaam, is hij veel kleiner dan een antilichaam. Toch herkent een nanobody net zo nauwkeurig kankercellen als een antilichaam.
Anders dan een antilichaam kan een nanobody wel gemakkelijk tussen de cellen door bewegen, nanobody’s hebben dus geen last van het barrière-effect. Dat is belangrijk omdat een tumor bestaat uit een compacte opeenhoping van meerdere cellagen. Nanobodies kunnen binnen de tumor meerdere cellagen tegelijk bestrijden. Dit maakt het gebruik van nanobodies als adreslabel voor medicijnen zeer waardevol. Uit het eerder benoemde onderzoek blijkt dat nanobodies in combinatie met zogeheten lichtgevoelige medicijnen veelbelovende resultaten laten zien.

De behandeling met lichtgevoelige nanobodies. Na toediening van het medicijn in het bloed (links-boven), verzamelt het medicijn zich in de tumor(rechts-boven. Licht van buitenaf activeert het medicijn (links-onder), het medicijn laat de tumorcellen doodgaan, vervolgens zal de tumor verdwijnen (rechts-onder).
Bron: Modern Cancer Hospital Guangzhou, China.

De behandeling met lichtgevoelige nanobodies. Na toediening van het medicijn in het bloed (links-boven), verzamelt het medicijn zich in de tumor(rechts-boven. Licht van buitenaf activeert het medicijn (links-onder), het medicijn laat de tumorcellen doodgaan, vervolgens zal de tumor verdwijnen (rechts-onder).
Bron: Modern Cancer Hospital Guangzhou, China.

Lichtgevoelige medicijnen
Lichtgevoelige medicijnen veranderen van vorm wanneer ze in contact komen met de juiste kleur licht, dit maakt het medicijn giftig voor cellen. Om deze lichtgevoelige medicijnen dicht bij de juiste cellen te krijgen, worden ze gekoppeld aan een nanobody. Na toediening van de nanobodies, zullen de medicijnen zich verzamelen in en rondom de tumor. Door de tumor te beschijnen met infrarood licht zal het medicijn veranderen van vorm, waardoor de celmembraan kapot gaat. Als de celmembraan van een cel lek is, gaat de cel dood. Doordat meerdere nanobodies gebonden zijn aan de tumor gaan er veel cellen tegelijk dood, met als gevolg dat de omvang van de tumor afneemt. Na verloop van tijd verdwijnt de tumor zelfs geheel (zie de afbeelding hiernaast).
Naast het feit dat lichtgevende medicijnen gekoppeld aan nanobodies de tumor zeer specifiek behandelen, zijn deze medicijnen ook eenvoudig te volgen met optische beeldvormingstechnieken, zoals een PET-scan. Dit helpt om nauwlettend in de gaten te houden waar de nanobodies zich op dat moment bevinden in het lichaam. Met deze techniek bepaalt de arts het optimale moment waarop lichtgevoelige medicijnen geactiveerd moeten worden. Dit is wanneer zoveel mogelijk nanobodies zijn gebonden aan de tumor.

De toekomst
De huidige kankertherapieën veroorzaken veel nadelige bijwerkingen, terwijl niet altijd zeker is dat de behandeling werkt. Deze bijwerkingen hebben tot gevolg dat een behandeling van kanker vaak gepaard gaat met zowel mentale als fysieke uitputting. Specifieke medicijnen verkleinen niet alleen de kans op bijwerkingen, maar blijken ook effectiever in het bestrijden van kanker. Daarom moet de behandeling van kanker zich in de toekomst richten op alleen kanker, en geen nadelige werking hebben op de gezonde cellen.

Nanobodies laten veelbelovende resultaten zien bij het bestrijden van tumoren. Uit onderzoek blijkt dat nanobodies gekoppeld aan lichtgevoelige medicijnen een tumor zeer effectief kunnen bestrijden. Verder onderzoek zal uitwijzen of een lichtgevoelig medicijn gekoppeld met een nanobody daadwerkelijk kanker kan genezen zonder bijwerkingen. De eerste stappen naar een specifieke behandeling van kanker zijn al gezet, nu is het een kwestie van tijd voordat ziekenhuizen specifieke behandelingen op grote schaal gaan toepassen. Die tijd is nodig om verder onderzoek uit te voeren naar de werking van medicijnen en mogelijke gevaren voor de gezondheid tijdig te ontdekken. Zo kan de veiligheid en effectiviteit van een behandeling gegarandeerd worden.

Dit artikel is geschreven door Remco van Eck (22). Momenteel student Science Education and Communication aan de Universiteit Utrecht. Tijdens zijn bachelor biologie aan de Universiteit Utrecht werd zijn interesse al snel getrokken door celbiologie en genetica, voornamelijk het ontstaan en behandelen van kanker. Daarom heeft hij gekozen om, tijdens de mastercursus Public Science Communication with Multimedia, deze interesse te gebruiken om te schrijven over een nieuwe experimentele aanpak in de behandeling van kanker.