Onderzoekers hebben volledige tumoreliminatie bereikt bij muizen met glioblastoom, de dodelijkste vorm van hersenkanker, met behulp van een nieuwe, niet-invasieve behandeling die wordt toegediend via nasale nanodruppels. De doorbraak, die deze maand in PNAS wordt beschreven, maakt gebruik van nauwkeurig ontworpen structuren op nanoschaal om het immuunsysteem direct in de hersenen te activeren, waardoor een grote hindernis bij kankerimmunotherapie wordt overwonnen.
Waarom glioblastoom onbehandelbaar blijft
Glioblastoom ontstaat uit stervormige hersencellen (astrocyten) en treft ongeveer drie op de 100.000 Amerikanen. De agressieve groei en resistentie tegen conventionele therapieën maken het bijna altijd fataal. De belangrijkste uitdaging is het afleveren van effectieve medicijnen door de bloed-hersenbarrière, een beschermend schild dat ervoor zorgt dat de meeste medicijnen de tumor niet bereiken.
“Het doel was om deze barrière te omzeilen en het immuunsysteem te stimuleren om glioblastoom te bestrijden zonder invasieve procedures”, legt dr. Alexander Stegh uit, hoogleraar neurochirurgie aan de Washington University in St. Louis. “Ons onderzoek bewijst dat nauwkeurig ontworpen nanostructuren veilig krachtige immuunroutes diep in de hersenen kunnen activeren.”
Heropleving van de immuniteit bij ‘koude’ tumoren
Glioblastoom wordt beschouwd als een immuun ‘koude’ tumor, wat betekent dat het geen natuurlijke immuunreactie veroorzaakt. In tegenstelling tot ‘hete’ tumoren, die beter reageren op immunotherapie, ontwijkt glioblastoom detectie. Wetenschappers hebben geprobeerd de STING-route (stimulator van interferongenen) te stimuleren, die de immuunafweer activeert wanneer vreemd DNA wordt gedetecteerd.
Eerdere STING-activerende medicijnen worden snel afgebroken en vereisen directe tumorinjectie – een zeer invasieve methode. Onderzoekers zochten naar een niet-invasieve oplossing.
“We wilden patiënten onnodige procedures besparen”, zegt Dr. Akanksha Mahajan, een postdoctoraal onderzoeker. “We veronderstelden dat platforms op nanoschaal deze medicijnen zonder operatie zouden kunnen afleveren.”
Nanodruppels: gouden kernen voor toediening van neus tot hersenen
Het team werkte samen met dr. Chad Mirkin van de Northwestern University, die sferische nucleïnezuren (SNA’s) ontwikkelde: deeltjes op nanoschaal die dicht bedekt waren met DNA of RNA. SNA’s zijn effectiever in het afleveren van medicijnen dan traditionele methoden.
Onderzoekers ontwierpen SNA’s met gouden nanodeeltjeskernen en DNA-fragmenten die de STING-route in immuuncellen activeren. De deeltjes werden via de neusholtes toegediend, waarbij gebruik werd gemaakt van de directe zenuwverbinding met de hersenen.
Dit is de eerste keer dat therapie op nanoschaal een immuunrespons tegen hersentumoren teweegbrengt via intranasale toediening.
Nanodruppels in realtime volgen
De onderzoekers hebben de SNA’s gelabeld met een fluorescerende marker die detecteerbaar is via nabij-infraroodlicht. Toegediend aan muizen met glioblastoom, reisden de deeltjes langs de gezichtszenuwbaan naar de hersenen.
Eenmaal daar concentreerde de immuunrespons zich in tumor-aangrenzende immuuncellen. Er werd ook activiteit gedetecteerd in nabijgelegen lymfeklieren, maar de verspreiding was beperkt, waardoor de effecten buiten het doelgebied tot een minimum werden beperkt. De STING-route wordt geactiveerd in immuuncellen en veroorzaakt een sterkere aanval tegen kanker.
Therapieën combineren voor volledige eliminatie
In combinatie met geneesmiddelen die T-lymfocyten (een andere belangrijke immuuncel) activeren, roeide de twee doses nanotherapie tumoren bij muizen uit en zorgde voor langdurige immuniteit tegen herhaling. Deze resultaten overtroffen die van bestaande STING-gerichte therapieën.
Dr. Stegh benadrukte dat het stimuleren van STING alleen glioblastoom niet zal genezen, omdat de tumor gebruik maakt van meerdere immuunontduikingstactieken. Zijn team ontwikkelt nu nanostructuren met meerdere immuunactiverende eigenschappen voor een bredere therapeutische impact.
“Deze aanpak biedt hoop op veiligere, effectievere behandelingen voor glioblastoom en andere vormen van kanker die resistent zijn tegen immunotherapie”, concludeerde Dr. Stegh. “Het vertegenwoordigt een cruciale stap in de richting van klinische toepassing.”
Dit onderzoek werd gefinancierd door het National Cancer Institute en verschillende filantropische organisaties. Openbaarmakingen omvatten onder meer financiële banden tussen onderzoekers en bedrijven die SNA-therapeutische platforms ontwikkelen.
