Een nieuwe batterij onthoudt kankercellen zuurstof bij muizen.

Het is niet geweldig als iemand alle zuurstof uit een kamer haalt. Als een batterij dat doet bij een tumor, kan het echter een goede zaak zijn.

Een kleine zelf-opladende batterij gewikkeld om een tumor verwijdert zuurstof uit de omgeving van kankercellen, wat de kracht van sommige kankertherapieën vergroot, blijkt uit een onderzoek bij muizen. Muizen waarbij kleine batterijen om hun borstkankertumoren waren gewikkeld, in combinatie met kankertherapie, vertoonden in twee weken een afname van 90 procent van het tumorgrootte, melden onderzoekers op 31 maart in Science Advances. 

Massieve tumoren, zoals die zich ontwikkelen bij borstkanker, groeien vaak snel - zo snel dat de groei van de tumor sneller is dan de bloedtoevoer kan ondersteunen (SN: 5/10/17). Dit betekent dat het midden van veel tumoren hypoxisch kan zijn, met veel lagere zuurstofniveaus dan omliggend weefsel.

"Hypoxie is een tweesnijdend zwaard", zegt materiaalwetenschapper Yongyao Xia, die is gespecialiseerd in batterijmaterialen aan de Fudan University in Shanghai. Lage zuurstofniveaus in tumoren betekenen dat de immuuncellen van het lichaam vaak niet lang genoeg kunnen overleven om de kankercellen te doden (SN: 2/22/17). Hypoxische cellen zijn ook resistent tegen behandelingen zoals radiotherapie en zelfs tegen traditionele chemotherapieën, omdat er niet genoeg bloedstroom is om een dodelijke dosis af te leveren, legt Fudan's Fan Zhang uit, die biomedische materialen bestudeert.

"Aan de andere kant biedt het een doelwit voor precisiebehandeling van tumoren," schrijven Xia en Zhang in het nieuwe artikel.

De hypoxie kan fungeren als een baken voor chemicaliën genaamd hypoxie-geactiveerde prodrugs. Dit zijn chemotherapeutische geneesmiddelen die zijn gekoppeld aan een verbindingschemische stof die ervoor zorgt dat het medicijn alleen in een omgeving met een laag zuurstofgehalte actief wordt, zegt Qing Zhang, een moleculair bioloog aan de University of Texas Southwestern Medical Center in Dallas, die niet betrokken was bij de studie.

Maar hypoxie-geactiveerde prodrugs tonen niet veel voordeel in klinische onderzoeken, mogelijk omdat de massieve tumoren waar ze tegen worden ingezet niet gelijkmatig hypoxisch zijn of niet hypoxisch genoeg. Xia en Fan Zhang wilden een manier vinden om tumoren meer hypoxisch te maken, om de prodrugs een betere kans te geven.

Dus de onderzoekers en hun collega's hebben een kleine, flexibele batterij ingezet die gedeeltelijk om een tumor kan worden gewikkeld. De zinkelektrode van de batterij laadt zichzelf op door zuurstof uit de omgeving op te zuigen. Het creëert ook zeer reactieve zuurstofparen die DNA kunnen beschadigen, maar geen bruikbare vorm van zuurstof zijn voor cellen.

Door het grootste deel van de beschikbare zuurstof op te slurpen en veel reactieve zuurstofparen te produceren, was de batterij alleen al in staat tumoren bij muizen te verkleinen tot 26 procent van hun oorspronkelijke grootte twee weken na implantatie. Wanneer het werd gecombineerd met een hypoxie-geactiveerde prodrug, nam de gemiddelde tumorgrootte af met 90 procent. 

Krijg geweldige wetenschapsjournalistiek, van de meest vertrouwde bron, bij u aan de deur geleverd.

"Ik denk dat het concept, de wetenschappelijke basis, solide is", zegt Qing Zhang. De bevindingen zijn bemoedigend, zegt hij, maar extreem voorlopig. De batterijen werden niet alleen ingezet bij muizen, maar ook tegen een muizenspecifieke borstkanker. "Het moet worden getest in meerdere borstkankermodellen en ook in andere kankermodellen," zegt hij. En natuurlijk bij mensen.

En een daling van 90 procent van de tumorgrootte is geen daling van 100 procent. "Er blijft nog 10 procent over," zegt Qing Zhang. Als die cellen overleven, kan dat betekenen dat ze resistent zijn tegen de hypoxie en kan de tumor weer groeien. Zoals bij veel behandelingen, zegt hij, zal het waarschijnlijk moeten worden gecombineerd met andere therapieën om ervoor te zorgen dat de hele tumor definitief wordt uitgeschakeld.

Xia, Fan Zhang en hun collega's denken al na over hoe de batterij flexibeler en krachtiger zou kunnen worden gemaakt om aan menselijke tumoren te werken - door batterijenergie te gebruiken om kanker van lucht te beroven.

Onze missie is om accurate, boeiende wetenschapsnieuws te bieden aan het publiek. Die missie is vandaag de dag nooit belangrijker geweest.

Als non-profit nieuwsorganisatie kunnen we het niet zonder jou doen.

Uw steun stelt ons in staat om onze inhoud gratis en toegankelijk te houden voor de volgende generatie wetenschappers en ingenieurs. Investeer vandaag in kwaliteitswetenschapsjournalistiek door te doneren.