Trillende microbelletjes tegen hersentumoren

Innovatief onderzoek naar betere behandeling van kinderkanker

Gepubliceerd op 3 juli 2020

Eind december 2016 liet de ongeneeslijk zieke Tijn heel Nederland nagels lakken. Met de hartverwarmende actie haalde hij 2,5 miljoen euro op voor kinderen in derde wereldlanden. Zijn behandelend arts Dannis van Vuurden (Prinses Máxima Centrum voor Kinderoncologie) zet zich op zijn beurt vol passie in om kinderen zoals Tijn te helpen. Met financiering van KWF en NWO-domein TTW* kan de kinderoncoloog onderzoek doen naar nieuwe behandelingen door middel van nieuwe technologieën, tegen hersenstamtumoren, ook wel diffuus intrinsiek ponsglioom (DIPG) genoemd.

Dat onderzoek is hard nodig, pleit dr. Van Vuurden: “De overleving bij de hersentumoren waar ik me op richt is vaak niet goed. Je ziet veel kinderen overlijden en de kinderen die je beter kunt maken hebben vaak veel last van late effecten van de bestraling. Er komen emoties en zware beslissingen bij kijken, dat hakt er soms behoorlijk in. Maar het doen van wetenschappelijk onderzoek is een belangrijke uitlaatklep. Ik heb veel drive om het voor andere kinderen beter te maken.”

De bloed-hersenbarrière overwinnen 

Wat DIPG zo lastig te bestrijden maakt, is zijn ligging in de hersenen. “De medicijnen moeten daar via de bloedvaten terechtkomen. Maar de bloedvaatjes in de hersenen zijn eigenlijk zó dichtgekit, dat medicijnen er niet goed komen. De bloed-hersenbarrière heet dat. Die beschermt de hersenen tegen negatieve invloeden, maar dus ook tegen medicijnen. We denken na over innovatieve manieren om de medicijnen daar wél te brengen. Eén van de voorbeelden is medicatie door middel van een robot via dunne slangetjes rechtstreeks in de tumor te brengen, waar Tijn, vlak voor zijn overlijden in juli van dit jaar nog veel geld voor wist op te halen voor Stichting Semmy.  Een ander voorbeeld om medicatie over de bloed-hersenbarrière te krijgen is met geluidstrillingen, dat is waar dit onderzoeksproject over gaat.”

Van Vuurden en zijn team willen proberen de bloed-hersenbarrière als het ware ‘open te trillen’. Dat gebeurt door middel van met gas gevulde microbelletjes. “We kunnen een geluidstrillingsbron heel precies richten op een plek in het lichaam. Als de geluidstrilling de met gas gevulde belletjes tegenkomt in het bloedvat, dan gaan de belletjes op die plek trillen. Daardoor komen de bloedvaatjes tijdelijk een klein beetje open te staan.” 

In dat tijdsbestek dient zich de mogelijkheid aan om medicijnen bij de tumor te krijgen. “De medicijnen die we daarvoor hebben uitgekozen, werken in het laboratorium goed tegen dit type kanker. We verpakken de medicijnen in nanodeeltjes: minuscule vetbolletjes die we heel specifiek naar de hersenen toe kunnen sturen.” 

Samen stappen nemen

Op papier ziet het plan er goed uit, maar de onderzoekers moeten nog vele onzekerheden overwinnen. De barrière moet open, de bolletjes moeten op de goede plek terechtkomen, door de bloedvaten heen én de tumor bereiken. “Ja, dat zijn veel stappen. Het is allemaal zo nieuw dat je ook niet kunt zeggen ‘laten we dit gelijk maar eens in patiënten testen’. We gaan eerst kijken in het laboratorium in hoeverre de bloed-hersenbarrière te openen is met geluidstrillingen. Vervolgens testen we de medicijnen – zowel los als in de vetbolletjes - en meten we hoeveel medicijn in de tumor terechtkomt. Het is stap voor stap, maar er is nog veel onbekend. In dit project kunnen we deze belangrijke stappen nemen.”

Die stappen neemt de onderzoeker in een groot samenwerkingsverband. “Een bedrijf (2-BBB Medicines BV) ontwikkelt de vetbolletjes en we werken samen met de Universiteit Twente en het UMC Utrecht, waar al veel ervaring is met het doen van geluidstrillingsbehandelingen bij patiënten buiten het centraal zenuwstelsel. Ik ben natuurlijk als dokter heel erg afhankelijk van de mensen in het laboratorium.” 

Met aan de klinische kant de betrokkenheid van collega-kinderoncoloog professor Gert-Jan Kaspers, en aan de technische kant professor Gert Storm (Gerichte Nanotherapie UTwente), dr. Esther Hulleman (hoofd laboratorium kinderneuro-oncologie AmsterdamUMC), dr. Mario Ries (geluidstherapie UMC Utrecht) en dr. Pieter Gaillard (2-BBB), zit dit project goed op het grensvlak van laboratorium naar kliniek en weer terug.

Uiteindelijk hoopt Van Vuurden in de komende 4 jaar resultaten te boeken die aanleiding geven tot een vervolgstudie. “Bij patiënten inderdaad. Het is voor mij onacceptabel dat er voor deze kinderen geen overleving is. Ik wil het verdriet in de kinderoncologie ombouwen tot een motivatie en inspanning om het voor de komende generaties beter te maken.”

Update juni 2020

Hoewel de coronacrisis voor vertraging zorgt in dit onderzoeksproject, zijn de tussentijdse resultaten heel bemoedigend. “Het lukt ons op het laboratorium inderdaad om de bloedhersenbarrière open te trillen met ultrageluid”, zo vertelt Van Vuurden. “En ook om zo een hogere concentratie van de medicatie in de hersenen te krijgen. Dat we daarin zijn geslaagd is een opsteker. De vervolgvraag is alleen: zijn we daarmee ook daadwerkelijk effectiever in de behandeling? Die vervolgexperimenten liggen momenteel helaas nog stil, vanwege de coronamaatregelen.” Van Vuurden hoopt deze experimenten op korte termijn te kunnen hervatten in Utrecht en Amsterdam.

Toch is Van Vuurden blij met wat er nu al is bereikt. En hoopvol voor de toekomst: “Met hulp van KWF en NWO hebben we hier in het laboratorium een geluidstrillings-systeem kunnen neerzetten waarmee we tot het oneindige kunnen testen of medicatie door deze barrière heen kan, om deze informatie vervolgens weer te gebruiken om te vertalen naar nieuwe behandelingen voor patiënten. Dat is een belangrijk resultaat. Door deze veelbelovende resultaten zijn we nu samen met het UMC Utrecht en Het Máxima bezig om een grote installatie aan te schaffen waarmee we datzelfde ook bij mensen kunnen doen. Dat lijkt Science Fiction, maar is het niet: een dergelijk systeem wordt in Canada al op kleine schaal in onderzoek gebruikt bij mensen met het hersentumoren en ziekte van Alzheimer en Parkinson. Door deze technologie ook nog eens te combineren met andere behandelmogelijkheden, zoals immuuntherapie en/of bestraling kunnen in de toekomst wellicht betere behandelmogelijkheden ontstaan.

En misschien is er naast patiënten met een hersentumor wel een bredere inzet mogelijk; door de trillingen en het openen van de bloedvaatjes, komen bepaalde eiwitten de hersenen in, die vervolgens mogelijk het afweersysteem in de hersenen kunnen activeren. Dat is dus een hele interessante bijkomstigheid, waardoor het immuunsysteem de hersentumor mogelijk beter herkent en kan aanvallen. Dit zal in toekomstig onderzoek verder worden onderzocht in het laboratorium, en uiteindelijk ook weer bij de patiënt!

*KWF en NWO-domein TTW bundelen hun krachten in het gezamenlijke onderzoeksprogramma Technology for Oncology. Daarin worden technische en medische wetenschappers uitgedaagd om nieuwe samenwerkingen aan te gaan. Dat moet leiden tot technische innovaties voor de preventie en behandeling van kanker.

De ‘Technology for Oncology’ projecten worden medegefinancierd uit de Toeslag voor Topconsortia voor Kennis en lnnovatie (TKl) van het Ministerie van Economische Zaken. In 2019 volgde een nieuwe samenwerking, Technology for Oncology II.