Bepaalde soorten licht en een door licht geactiveerd medicijn kunnen worden ingezet om kanker te bestrijden. Maar diepgewortelde kankers die zijn omgeven door weefsel, bloed en botten, liggen buiten het bereik van de therapeutische effecten van licht. Daarom hebben ingenieurs en wetenschappers van de Universiteit van Notre Dame een draadloos LED-apparaat ontworpen dat kan worden geïmplanteerd. Dit apparaat in combinatie met een lichtgevoelige kleurstof vernietigt kankercellen.
Het systeem mobiliseert ook de reactie van het immuunsysteem op de aanwezige kanker. Het onderzoek werd gepubliceerd in Photodiagnosis and Photodynamic Therapy.
Licht absorberende moleculen
“Bepaalde kleuren licht dringen dieper door in het weefsel dan andere”, universitair hoofddocent elektrotechniek en coauteur van het artikel, Thomas O’Sullivan. Zo vertelt hij dat groen licht niet zo diep doordringt en dus niet het vermogen heeft om een krachtiger reactie tegen de kankercellen te produceren.
Voordat het licht effectief kan zijn bij het vernietigen van kankercellen, moet een kleurstof met lichtabsorberende moleculen aan de cellen worden toegediend. Wanneer het apparaat aan gaat zet de kleurstof het licht om in energie. Die energie maakt de eigen zuurstof van de cellen giftig waardoor de kankercellen zich tegen zichzelf keren.
Ook bij andere behandelingen is er sprake van dat de eigen zuurstof van de cellen aanvalt maar bij dit apparaat worden de cellen ook gedood. Door samen te werken merkten biochemiestudent Hailey Sanders en elektrotechniekstudent SungHoon Rho op dat de behandelde cellen aan het opzwellen waren. Dat is volgend de onderzoekers een kenmerk van een soort celdood, pyroptose, die bijzonder goed is in het opwekken van de immuunrespons.
Kettingreactie
Het doel van de onderzoekers is om een klein beetje pyroptotische celdood te veroorzaken, wat vervolgens het immuunsysteem ertoe aanzet om de kanker aan te vallen. In toekomstige studies wordt het apparaat bij muizen gebruikt om te zien of de kankerdodende reactie die in één tumor begint het immuunsysteem ook aanzet tot het aanvallen van andere kankergezwellen.
O’Sullivan merkte op dat het apparaat, dat zo groot is als een rijstkorrel, rechtstreeks in een kankergezwel kan worden geïnjecteerd en op afstand kan worden geactiveerd door een externe antenne. Het doel is om het apparaat niet alleen te gebruiken om een behandeling uit te voeren, maar ook om de respons van de tumor te monitoren waarbij de signaalsterkte en timing indien nodig worden aangepast.
Meer onderzoeksprojecten
Dit onderzoek was een van de vier projecten die werden gefinancierd door de eerste Seed Transformative Interdisciplinaire Research (STIR) subsidies. Deze subsidies zijn in 2023 geïnitieerd door het Notre Dame College of Science en College of Engineering en zijn bedoeld om wetenschappelijke en technische onderzoeksprojecten op het gebied van de menselijke gezondheid, het milieu en informatietechnologieën een impuls te geven.
In maart van dit jaar werd bekend dat het UMC Utrecht een nieuw onderzoek start om de MR-Linac verder te ontwikkelen. Het gaat om een effectief technologisch hoogstandje, waarbij een MRI-scanner en een bestralingsapparaat worden gecombineerd. Het project, gesteund met een NWO-subsidie van 1,7 miljoen euro, streeft naar kortere en gerichtere behandelingen van slechts 15 minuten. Het onderzoek richt zich op real-time tumorbehandelingen, waardoor de therapie niet alleen efficiënter maar ook minder belastend wordt.
