De behandeling van hersentumoren is complex, maar recent onderzoek heeft een nieuwe techniek onthuld die de behandeling van met name agressieve tumoren zou kunnen verbeteren. Een team van de universiteiten van Georgia Tech en Virginia Tech heeft de bevindingen van het onderzoek gepubliceerd in APL Bioengineering. Dat beschrijft het onderzoek naar een nieuwe behandelmethode die in de toekomst zou kunnen worden toegepast om glioblastoom, een dodelijke en snelgroeiende hersentumor, te behandelen.
Het werk van het team komt voort uit eerder onderzoek naar hoogfrequente irreversibele elektroporatie, beter bekend als H-FIRE. Dit is een minimaal invasief proces dat niet-thermische elektrische pulsen gebruikt om kankercellen af te breken. Vorig jaar toonde een Canadees onderzoek aan dat de succesvolle behandeling van glioblastoom ook een stap dichterbij gebracht kan worden met behulp van nanotechnologie. Die onderzoekers slaagden erin om met behulp van koolstofnanobuisjes kankercellen in muizenhersens te versnipperen.
Bloed-hersenbarrière
Het behandelen van elke vorm van kanker is niet eenvoudig, maar als het gaat om hersenkanker voegt de bloed-hersenbarrière een extra uitdaging toe. De barrière beschermt de hersenen tegen giftig materiaal, maar dat is niet altijd positief.
"Moeder natuur heeft de barrière ontworpen om te voorkomen dat we onszelf vergiftigen. Die zorgt er helaas ook voor dat 99 procent van alle klein moleculaire medicijnen de hersenen niet kunnen binnendringen en medicatie niet de juiste concentratie toegediend kunnen worden om een behandeling te laten slagen. Dat geldt met name voor chemotherapie, biologische geneesmiddelen of immuuntherapieën," zo stellen de onderzoekers.
De vierkante golf (of blokgolf) die gewoonlijk wordt gebruikt door H-FIRE heeft een dubbele functie: het verstoort de bloed-hersenbarrière rond de tumor en vernietigt tegelijkertijd kankercellen. Bij het nieuwe onderzoek is echter voor het eerst gebruik gemaakt van een sinusvormige golf om de barrière te verstoren. Deze nieuwe modaliteit heet Burst Sine Wave electroporation (B-SWE).
Sinusgolf effectiever
De onderzoekers gebruikten een knaagdiermodel om de effecten te bestuderen van de sinusvormige golf versus de meer conventionele, vierkante golf. Ze ontdekten dat B-SWE resulteerde in minder schade aan cellen en weefsel, maar meer verstoring van de bloed-hersenbarrière.
In sommige klinische gevallen zou zowel ablatie als het doorbreken van de bloed-hersenbarrière ideaal zijn, maar in andere gevallen kan het doorbreken van de bloed-hersenbarrière belangrijker zijn dan het vernietigen van cellen. Als een neurochirurg bijvoorbeeld de zichtbare tumormassa verwijdert, kan de sinusoïdale golfvorm mogelijk worden gebruikt om de bloed-hersenbarrière rond de locatie te verstoren, waardoor medicijnen de hersenen kunnen binnendringen en de laatste kankercellen kunnen worden geëlimineerd. B-SWE zou kunnen resulteren in minimale schade aan gezond hersenweefsel.
Eerder onderzoek wees al uit dat de conventionele vierkante golfvormen een goede verstoring van de bloed-hersenbarrière laten zien, maar in het nieuwe onderzoek is een nog betere verstoring van de bloed-hersenbarrière met B-SWE ontdekt. Hierdoor zouden meer kankerbestrijdende medicijnen toegang kunnen krijgen tot de hersenen.
"We dachten dat we het probleem opgelost hadden, maar dit laat zien dat met een beetje vooruitdenken er altijd betere oplossingen mogelijk zijn," vertelt John Rossmeisl, Neurologie en Neurochirurgie professor aan het Virginia-Maryland College of Veterinary Medicine.
Spiersamentrekkingen
Tijdens het onderzoek stuitten de onderzoekers op een probleem: naast meer verstoring van de bloed-hersenbarrière ontdekten ze dat de sinusvormige golf ook meer neuromusculaire contracties veroorzaakte. Deze spiersamentrekkingen kunnen de hersenen beschadigen. Door de dosis B-SWE aan te passen, slaagden de onderzoekers er in de samentrekkingen te verminderen terwijl de bloed-hersenbarrière even sterk werd verstoord als bij een hogere dosis.
De volgende stap in dit onderzoek is het bestuderen van de effecten van B-SWE met behulp van een diermodel van hersenkanker om te zien hoe de sinusvormige golfvorm het doet in vergelijking met de conventionele H-FIRE techniek. Het project werd geleid door hoofdauteur Sabrina Campelo, die haar Ph.D. voltooide aan de Virginia Tech-Wake Forest University School of Biomedical Engineering and Sciences.
