ENGINEERINGNET.BE - Een van de behandelingen van kankercellen is immuuntherapie, waarbij het natuurlijke afweersysteem van het lichaam wordt geactiveerd.
“Maar deze behandeling werkt niet lokaal", aldus promovenda Jella van de Laak van Universiteit Maastricht. "De ontstekingsreactie die de tumor moet doden, ontstaat in het hele lichaam. Dat zorgt voor bijwerkingen.”
Samen met collega's Jan Theys en Ludwig Dubois heeft Van de Laak een manier gevonden om genetisch gemodificeerde bacteriën te gebruiken voor een vorm van immuuntherapie die alleen actief is in de tumor zelf.
Omdat kankercellen zich snel delen, neemt de dichtheid van de tumor steeds verder toe, totdat er geen bloed meer naartoe kan stromen omdat de bloedvaten worden afgekneld. Er ontstaat dan zuurstoftekort in de tumor, hypoxie genoemd.
“Daardoor is de tumor heel moeilijk te behandelen, omdat chemotherapie via de bloedbaan wordt toegediend en er voor bestraling zuurstof nodig is. Hypoxische tumoren bevatten ook nauwelijks afweercellen, omdat de omgeving door het zuurstoftekort licht zuur wordt.”
Van de Laak zet daarom Clostridium sporogenes in, een bacterie die geen zuurstof nodig heeft om te groeien. “Het necrotische deel van tumoren lijkt de ideale omgeving te zijn voor deze bacterie.”
De endosporen, een sterk vereenvoudigde, slapende vorm waar een bacterie zichzelf toe kan reduceren, worden geïnjecteerd in een bloedvat. Als de endosporen de necrotische delen van de tumor bereiken, is de omgeving gunstig genoeg voor de bacterie om te kiemen en zich te delen.
Dit veroorzaakt echter slechts een lichte afweerreactie, mogelijk omdat Clostridium bekend is voor ons afweersysteem omdat de bacterie aanwezig is in onze darmen. “Daarom hebben we de bacterie genetisch gemodificeerd om het afweersysteem van het lichaam vanuit de tumor optimaal te activeren.”
Bacteriën zijn eenvoudig genetisch te modificeren. Volgens Van de Laak is het potentieel van bacteriën in de strijd tegen kanker dan ook enorm.
“Bij Clostridium kunnen we elk gen introduceren dat we maar willen. Dat maakt dat de bacterie geschikt is voor tumorspecifieke afgifte en voor gepersonaliseerde behandelingen.”
Nadat het gewenste gen stabiel in de chromosomen van de bacterie was geïntegreerd, moest het concept in het lab worden gevalideerd. Normaal zouden hiervoor kankercellen worden gekweekt in een potje.
Maar zolang er zuurstof aanwezig is, ontwikkelen er zich geen hypoxische en necrotische delen in een tumor. Daarom ontwikkelde Van de Laak een sferoïdisch 3D-celmodel.
De sferoïden bootsen de omstandigheden van hypoxie en necrose perfect na. Van de Laak: “In het lab verspreiden de sporen van de genetisch gemodificeerde bacteriën zich naar de minitumor. Daar koloniseren ze de necrotische sferoïden en produceren ze immunotherapeutische stoffen die een gunstig effect hebben op de afweercellen.''
Van de Laak en haar collega’s zijn nu bezig met onderzoek op levende organismen, om de genetisch gemodificeerde bacteriën uiteindelijk in de klinische praktijk te kunnen inzetten.
De effecten van Clostridium die de tumor koloniseert, zijn meteen zichtbaar. “Na 48 uur is er nog maar weinig over van de tumor”, aldus Van de Laak.
