Experimentele kankerbehandeling zonder gebruik te maken van medicijnen

Een van de nieuwste methoden die door wetenschappers zijn ontwikkeld om kanker te behandelen, maakt gebruik van een stiekeme aanval van een Trojaans paard om de kankercellen tot zelfvernietiging aan te zetten - en dat alles zonder gebruik te maken van medicijnen.

Kankercellen worden gedood in laboratoriumexperimenten en de tumorgroei in muizen wordt gereduceerd, met behulp van een nieuwe aanpak die een nanodeeltje verandert in een 'Trojaans paard' dat de kankercellen tot zelfvernietiging brengt, heeft een onderzoeksteam van de Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) gevonden.

De onderzoekers creëerden hun 'Trojaanse paard' nanodeeltje door het te bedekken met een specifiek aminozuur - L-fenylalanine - waar kankercellen van afhankelijk zijn, samen met andere vergelijkbare aminozuren, om te overleven en te groeien. L-fenylalanine staat bekend als een 'essentieel' aminozuur, omdat het niet door het lichaam kan worden gemaakt en moet worden geabsorbeerd uit voedsel, meestal uit vlees en zuivelproducten.

(Foto NTU Singapore - 2020)

Het therapeutische nanodeeltje tegen kanker is ultramodern, met een diameter van 30 nanometer, of ongeveer 30.000 keer kleiner dan een streng van menselijk haar en heet Nano-pPAAM

Studies van andere onderzoeksteams hebben aangetoond dat de groei van kankertumoren kan worden vertraagd of voorkomen door kankercellen van aminozuren te 'verhongeren'. Wetenschappers geloven dat het ontnemen van aminozuren aan kankercellen, bijvoorbeeld door vasten of door speciale diëten zonder eiwit, een levensvatbare manier kan zijn om kanker te behandelen.

Een dergelijk strikt dieet zou echter niet geschikt zijn voor alle patiënten, ook niet voor patiënten die het risico lopen op ondervoeding of cachexie - een aandoening die het gevolg is van een chronische ziekte en die een extreem gewichts- en spierverlies veroorzaakt. Bovendien zou de naleving van de regimes voor veel patiënten een grote uitdaging vormen. In een poging om de aminozuurafhankelijkheid van kankercellen te benutten, maar de uitdagingen van strikte voedingsregimes te vermijden, bedachten de NTU-onderzoekers een nieuwe alternatieve aanpak. Ze namen een kiezelzuurnanodeeltje dat door de Amerikaanse Food and Drug Administration werd aangeduid als 'Generally Recognized As Safe' en bedekten het met L-fenylalanine, en ontdekten dat het in laboratoriumtests met muizen kankercellen effectief en zeer specifiek doodde, door ze te laten vernielen.

Intrinsieke anti-kanker therapeutische eigenschappen van Nano-pPAAM. Als bewijs van concept testten de wetenschappers de werkzaamheid van Nano-pPAAM in het laboratorium en in muizen en ontdekten dat het nanodeeltje ongeveer 80 procent van de borst- huid- en maagkankercellen doodde, wat vergelijkbaar is met conventionele chemotherapeutische geneesmiddelen zoals Cisplatin. De tumorgroei bij muizen met menselijke drievoudige negatieve borstkankercellen werd ook aanzienlijk verminderd in vergelijking met de controlemodellen.

Verder onderzoek toonde aan dat de aminozuurcoating van Nano-pPAAM het nanodeeltje hielp om de kankercellen binnen te dringen via de aminozuurtransportercel LAT1. Eenmaal in de kankercellen stimuleert Nano-pPAAM de overmatige productie van reactieve zuurstofsoorten (ROS) - een soort reactieve molecule in het lichaam - waardoor de kankercellen zichzelf vernietigen terwijl ze onschadelijk blijven voor de gezonde cellen.

Co-auteur Associate Professor Tan Nguan Soon van NTU's Lee Kong Chian School of Medicine zei: 'Met de huidige chemotherapie behandeling, is een veelvoorkomend probleem dat terugkerende kanker resistent wordt tegen het medicijn. Onze strategie omvat geen gebruik van farmacologische geneesmiddelen, maar vertrouwt op de unieke eigenschappen van de nanodeeltjes om een catastrofaal niveau van reactieve zuurstofsoorten (ROS) vrij te geven om de kankercellen te doden.'

Een onafhankelijke visie gevend, zei Associate Professor Tan Ern Yu, een borstkankerspecialist in het Tan Tock Seng Ziekenhuis: 'Deze nieuwe benadering kan veel beloven voor kankercellen die niet hebben gereageerd op conventionele behandelingen zoals chemotherapie. Dergelijke kankers hebben vaak mechanismen van weerstand tegen de geneesmiddelen die momenteel in gebruik zijn geëvolueerd, waardoor ze ineffectief zijn. De kankercellen zouden echter nog steeds vatbaar kunnen zijn voor de 'Trojaanse paard'-aanpak, omdat deze werkt via een heel ander mechanisme - een mechanisme, waaraan de cellen zich niet zullen hebben aangepast.'



De wetenschappers proberen nu het ontwerp en de chemie van het Nano-pPAAM verder te verfijnen om het nauwkeuriger te richten op specifieke kankertypes en een hogere therapeutische doeltreffendheid te bereiken. Dit omvat het combineren van hun methode met andere therapieën zoals immunotherapie die het immuunsysteem van het lichaam gebruikt om kanker te bestrijden. Het therapeutische nanodeeltje tegen kanker is ultramodern, met een diameter van 30 nanometer, oftewel ongeveer 30.000 keer kleiner dan een streng menselijk haar, en heet "Nanoscopische fenylalanine Poreuze Aminozuur Nabootser", oftewel Nano-pPAAM. Hun bevindingen, onlangs gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Small, kunnen belofte houden voor het toekomstige ontwerp van nanotherapie, zei het onderzoeksteam.

Assistent Professor Dalton Tay van de School of Materials Science and Engineering, hoofdauteur van de studie, zei: 'Tegenover de conventionele wijsheid in, hield onze aanpak in dat we het nanomateriaal als medicijn gebruikten. Hier zijn de kankerselectieve en dodelijke eigenschappen van Nano-pPAAM intrinsiek en hoeven ze niet 'geactiveerd' te worden door externe prikkels. Het aminozuur L-fenylalanine werkt als een 'trojaans paard' - een mantel om het nanotherapeutisch middel aan de binnenkant te maskeren.'

'Door het verwijderen van de medicijncomponent, hebben we de nanogeneeskunde formulering effectief vereenvoudigd en kunnen we de vele technologische hindernissen overwinnen die de bank-naar-bedden vertaling van de medicijn-gebaseerde nanogeneeskunde belemmeren.' Paper titled "Potent‐By‐Design: Amino Acids Mimicking Porous Nanotherapeutics with Intrinsic Anticancer Targeting Properties" (pdf 12 pagina’s), published in Small, 19 July 2020.

Over Nanyang Technologische Universiteit, Singapore. Een onderzoeksintensieve openbare universiteit, Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) heeft 33.000 studenten in de Engineering, Business, Science, Humanities, Arts, & Social Sciences, en Graduate colleges. Het heeft ook een medische school, de Lee Kong Chian School of Medicine, die samen met het Imperial College London is opgericht.

NTU is ook de thuisbasis van autonome instituten van wereldklasse - het National Institute of Education, S Rajaratnam School of International Studies, Earth Observatory of Singapore, en Singapore Centre for Environmental Life Sciences Engineering - en verschillende toonaangevende onderzoekscentra zoals het Nanyang Environment & Water Research Institute (NEWRI) en Energy Research Institute @ NTU (ERI@N).