In de afgelopen tien jaar is er veel onderzoek gedaan naar nieuwe middelen die het risico op een hartinfarct of herseninfarct kunnen verlagen. Veelal met teleurstellende resultaten. Maar er is een bijzonder medicijn in de maak dat het risico mogelijk kan verlagen: nanodeeltjes met cannabis.

Mini-nanodeeltjes
Om een gevoel te krijgen hoe klein die nanodeeltjes zijn is het interessant om de grootte van de aarde voor te stellen. De aarde heeft een diameter van bijna 13.000 kilometer. Een voetbal is ongeveer 58 miljoen keer kleiner dan de aarde. Daaropvolgend is een nanodeeltje ongeveer 58 miljoen keer kleiner dan een voetbal.

In het Academisch Medisch Centrum in Amsterdam heeft nanogeneeskunde de laatste jaren een enorme boost gekregen. Willem Mulder, hoogleraar nanogeneeskunde aan het AMC en oprichter van het Nanomedicine Laboratory aan de Icahn School of Medicine in New York, is gespecialiseerd in de nanogeneeskunde en past deze methode toe bij de diagnose en behandeling van hart- en vaatziekten en kanker. Met behulp van nanotechnologie kunnen ziekteprocessen specifieker en in een vroegtijdig stadium worden geïdentificeerd. Verder biedt nanotechnologie een behandeling die ziektes kan opsporen en lokaal kan behandelen, zonder daarbij gezonde weefsels aan te tasten. Het Nanomedicine Laboratory is opgezet om nieuwe geneesmiddelen te ontwikkelen voor patiënten die te kampen hebben met hart- en vaatziekten. “Op dit moment zijn we bezig met het ontwikkelen van nanodeeltjes die zijn ontworpen om zich specifiek te richten op atherosclerose,” vertelt Mulder aan Scientias.nl.

Atherosclerose
Atherosclerose, in de volksmond ook wel aderverkalking genoemd, is de onderliggende oorzaak van de meeste hart- en vaatziekten. Het is een langdurig proces dat begint met een ontsteking in de vaatwand en een afzetting van vetten en cholesterol tegen de binnenwand van de slagader. Na verloop van tijd vormt er een verdikking, een plaque, die op een gegeven moment kan openbarsten. Brokstukjes kunnen als stolsels vast komen te zitten in de bloedvaten naar het hart- of de hersenen, met een infarct tot gevolg. Cholesterol is een van de risicotoren voor atherosclerose. Cholesterol is een noodzakelijk onderdeel van celwanden, hormonen en gal. Het is ook een bouwstof voor het zenuwstelsel en sommige hormonen. Het bloed vervoert alle vetten zoals triglyceriden, cholesterol en andere vetachtige stoffen door het aan eiwitten te binden. Deze verbindingen heten lipoproteïnen. Een te hoog LDL (Lage Dichtheid Lipoproteïne) is ongunstig voor de gezondheid en verhoogt het risico op atherosclerose. LDL vervoert cholesterol van de lever naar de rest van het lichaam. HDL (Hoge Dichtheid Lipoproteïne) beschermt het lichaam tegen hart- en vaatziekten. HDL haalt LDL uit het bloed weg en voert het naar de lever. Daar wordt dit ongunstige cholesterol afgebroken. Andere risicofactoren voor slagaderverkalking zijn bijvoorbeeld hypertensie (een te hoge bloeddruk), een ongezonde leefstijl zoals roken of te weinig bewegen.

Atherosclerose en lipoproteïnen. Illustratie: Wikimedia Commons/

Atherosclerose en lipoproteïnen. Illustratie: Wikimedia Commons/

Het idee is dat het ontstekingsproces in de plaque de grootste boosdoener en risicofactor is. Om dat plaatselijk te remmen moeten er in de eerste plaats stoffen gevonden worden die een aantrekkingskracht hebben tot de plaques. Dit kunnen nanodeeltjes zijn die een moleculaire postcode meekrijgen.

Nanodeeltjes
Wetenschappers zijn steeds meer gericht op een betere medicijntargeting om de effectiviteit van het medicijn te vergroten. “In New York hebben aan de hand van preklinische studies kunnen aantonen dat schadelijke ontstekingen in de vaatwand met behulp van nanotechnologie op een unieke manier kunnen worden gediagnosticeerd en behandeld.”
In de eerste patiënten studies hebben onderzoekers gekeken of de nanodeeltjes veilig konden worden toepast. “In dit geval hebben we gebruik gemaakt van een kunstmatig gemaakt deeltje, gevuld met prednison,” zegt Mulder. Prednison wordt vaak gebruikt als medicijn bij ontstekingsziektes, maar is na toediening binnen drie uur uit het bloed verdwenen en veroorzaakt op meerdere plekken in het lichaam bijwerkingen. “We hebben laten zien dat de nanodeeltjes op de juiste plek atherosclerotische vaatwand terechtkomen.”

Cannabis
Inmiddels zijn er diverse nanodeeltjes met verschillende medicijnen getest om te bepalen welk middel het meest effectief is,” vertelt Mulder. Uit het onderzoek cannabis en cannabinoïden blijkt dat cannabinoïden, een stof uit cannabis zoals tetrahydrocannabinol (THC) en cannabidiol (CBD), een ontstekingsremmend effect hebben. De ontdekking heeft geleid tot een hernieuwde interesse in het gebruik van cannabinoïden. Zo werd in 2005 in een publicatie in het tijdschrift Nature gedemonstreerd dat lage doseringen cannabinoïden de ontwikkeling van aderverkalking bij muizen kan afremmen. Vanwege de nadelen van het gebruik van cannabis, zoals de psychotische effecten, heeft het onderzoek weinig opvolging gehad. Door met behulp van nanotechnologie de specificiteit van cannabinoïden te vergroten is het wellicht mogelijk ze efficiënter in te zetten om hart- en vaatzieken, ‘s werelds doodsoorzaak nummer één, te bestrijden en krijgt het onderzoek alsnog een opvolging.

“We willen voorkomen dat het in de hersenen terechtkomt, zodat de patiënt niet stoned wordt”

Hoe kan cannabis helpen om atherosclerose bestrijden en dat zonder high te worden? Door de cannabinoïden te verpakken in lichaamseigen nanodeeltjes kunnen de beperkingen worden beheerst en kunnen deze natuurlijke ontstekingsremmende stoffen heel gericht worden geleverd bij de probleemgebieden. “We willen voorkomen dat het in de hersenen terechtkomt, zodat de patiënt niet stoned wordt.” Een nanodeeltje heeft enkele specifieke eigenschappen waardoor het zich onderscheidt van deeltjes met gewone afmetingen, zoals zandkorrels. Ze vormen een tussenvorm tussen korrels en losse moleculen. Een nanodeeltje is bouwpakket van meerdere moleculen samengevoegd tot één deeltje. Cannabinoïden zijn niet oplosbaar in water, maar het is wel mogelijk om cannabinoïden te gebruiken als medicijn in een nanodeeltje. Door het gebruik van nanodeeltjes kunnen veel negatieve eigenschappen worden beheerst, of zelfs weggenomen, zodat ze mogelijk beter bij mensen toegepast zou kunnen worden. Een belangrijke ontwikkeling, aangezien aderverkalking de belangrijkste onderliggende oorzaak is van hart- en vaatziekten, de grootste kostenpost van de gezondheidszorg in de westerse wereld.

Postcode
Hoe weet een deeltje dat hij precies bij de plek van vetophoping moet zijn? Nanodeeltjes krijgen een soort lichaamseigen postcode mee. Een postcode meegeven gebeurt door moleculen, die specifieke eiwitten herkennen, op te nemen in een nanodeeltje. Daarnaast worden de nanodeeltjes beschermd tegen het immuunsysteem om bijwerkingen te minimaliseren. De nanodeeltjes kunnen als vloeistof middels een injectie in de bloedbaan worden toegediend en zo de vaatwand direct bereiken.

Animatie van het toedienen van de nanodeeltjes en de werking op de aderverkalking. Video: High on Nano.

De komende jaren wordt in New York en Amsterdam hard gewerkt aan de verdere ontwikkeling van het cannabis-medicijn. “Ons doel is op termijn een test op mensen te doen.” Het zal nog zeker vijftien jaar duren voordat de bijzondere nano-medicijnen beschikbaar zijn voor klinieken. Ondertussen is de stichting High on Nano een samenwerkingsverband aangegaan met Mulder. Het project High on Nano is opgezet door een groepje wetenschapsliefhebbers uit Amsterdam en heeft als doel een groot publiek bekend te maken met de mogelijkheden van nanogeneeskunde gebaseerd op cannabinoïden. “Door een serie documentaires over de achtergronden van dit project te produceren, willen we het onderzoek van Mulder ondersteunen en tegelijkertijd het grote publiek deelgenoot maken van het fascinerende onderzoek. De wetenschap is meer dan oude mannen in witte jassen, reageerbuisjes en petrischaaltjes.” aldus Gert van Kempen, oprichter van High on Nano.