Universiteit Leiden Universiteit Leiden

Nederlands English

Medicijnen aanzetten met licht en vitamine C

Door inactieve kankermedicijnen in het lichaam met licht te beschijnen, kunnen die lokaal actief worden en tumorcellen in de buurt uitschakelen. Een veelbelovende methode, maar chemicus Sven Askes ontdekte tijdens zijn promotieonderzoek dat zuurstof nog vaak de spelbreker is. Zijn oplossing: antioxidanten.

Chemotherapie zonder bijwerkingen

Een van de meest gebruikte behandelingen tegen kanker is chemotherapie. Kankermedicijnen pakken snel delende cellen aan: tumoren, maar ook gezonde weefsels. Hierdoor ervaren patiënten vaak veel bijwerkingen, bijvoorbeeld nierfalen en gehoorschade. Wetenschappers zijn dus op zoek naar manieren om medicijnen alleen op die plekken in het lichaam hun werk te laten doen waar tumoren aanwezig zijn.

Medicijnen ter plekke activeren

Askes onderzocht een veelbelovende nieuwe methode: licht-activeerbare medicijnen. Daarbij is door een chemische aanpassing een kankermedicijn tijdelijk inactief, om het vervolgens alleen in de buurt van een tumor te activeren. Dat voorkomt bijwerkingen in andere delen van het lichaam. Het activeren doet Askes door het medicijnmolecuul te voorzien van een lichtgevoelig deel, gebaseerd op het chemische element ruthenium. Zodra dat beschenen wordt, splitst het af van de rest van het medicijnmolecuul en komt er een watermolecuul uit de omgeving voor in de plaats. Hierdoor wordt het medicijn biologisch actief en kan het tumorcellen doden.

Blauw licht dringt niet door

Dit soort therapieën wordt al in de praktijk toegepast, vertelt Askes. Probleem is echter dat de meeste lichtgevoelige medicijnen – en dus ook rutheniumcomplexen – alleen blauw licht absorberen. Dat licht dringt maar heel ondiep door in de huid: ongeveer 1 millimeter. ‘Je kan dus alleen plekken behandelen die je direct kan bestralen – zoals huidkanker – of plekken die je met optische vezels kan bereiken. Om longkanker te behandelen zou je een hele bundel fibers in het lichaam moeten brengen. Het zou dus beter zijn als je licht gebruikt dat dieper doordringt’, aldus Askes.

Licht opwaarderen

Askes testte vervolgens nabij-infrarood licht, dat tot 1 centimeter in de huid doordringt. Maar dat heeft te weinig energie om de meeste rutheniumcomplexen te activeren. Dat probleem is op te lossen met een techniek die lichtopwaardering heet. Hierbij wordt de patiënt bestraald met nabij-infrarood licht dat lokaal wordt opgewaardeerd tot het blauwe licht dat het medicijn wel kan activeren. ‘De lichtopwaardering gebeurt in kleine blaasjes van 20 tot 200 nanometer groot, die je het best kan vergelijken met zeepbellen’, licht Askes toe. ‘Bij de eerste proeven werkte dat perfect, maar toen ik het in levende cellen ging proberen zag ik nog maar amper lichtopwaardering onder de microscoop.’

Zuurstof uitschakelen

De in de cellen aanwezige zuurstof bleek het probleem. Askes: ‘De grote uitdaging was de zuurstofconcentratie in een cel dusdanig te beperken dat de lichtopwaardering werkte, terwijl de cellen levend bleven.’ Hij voegde verschillende antioxidanten toe aan de cellen, waaronder vitamine C, om lokaal een zuurstofarme omgeving te creëren. De lichtopwaardering bleek er wel zo’n tien keer beter door te verlopen.

De opwaardering van licht onder de microscoop. Links zijn de cellen onder normaal licht te zien, de belichting in het midden maakt zichtbaar waar de nanoblaasjes zich bevinden, rechts de daadwerkelijke opwaardering, die alleen plaatsvindt in aanwezigheid van nanoblaasjes en anti-oxidanten.

Beter medicijnontwerp

Is hij van plan vanaf nu altijd antioxidanten aan lichtactiveerbare medicijnen toe te voegen? ‘Dat kan, maar met dit onderzoek is vooral duidelijk geworden dat zuurstof een belangrijke remmende factor is. Dat is ook een belangrijk inzicht voor andere lichtopwaarderende medicijnafgiftesystemen. Ik ben nu bezig met een aanvraag voor een beurs voor vervolgonderzoek om het eerste ontwerp van medicijnafgiftesystemen al zuurstofonafhankelijker te maken.’