Salmonella-bacteriën in een kankercel waar ze openbreken en het groene geneesmiddel vrijgeven.
Forbes Lab

Salmonella-bacterie met succes gebruikt bij muizen tegen moeilijk behandelbare kankers

Onderzoekers hebben bij muizen met succes salmonella-bacteriën gebruikt tegen tumorcellen. De speciaal ontworpen bacteriën produceren een middel tegen kanker, een eiwit, dringen de kankercel binnen en barsten dan open zodat het geneesmiddel zich verspreidt in de cel en die doodt. Volgens de onderzoekers, onder wie onze landgenote Nele Van Dessel en twee wetenschappers van de KU Leuven, kan deze niet-giftige therapie een krachtig wapen worden in de strijd tegen kanker, ook voor vaste tumoren die nu moeilijk behandelbaar zijn. 

Het onvermogen om door de celmembranen van vaste tumoren te dringen, is er tot nu verantwoordelijk voor dat onderzoekers niet in staat zijn om op een effectieve manier bepaalde essentiële mechanismen bij kankers als doelwit te nemen. 

De huidige methoden om geneesmiddelen af te leveren op de plaatsen in het lichaam waar ze nodig zijn, zoals nanopartikels, in de cel doordringende peptiden en conjugaten - koppelingen - van antilichamen en geneesmiddelen, hebben slechts een beperkte effectiviteit omdat ze niet goed in staat zijn in cellen binnen te dringen, niet in staat zijn om specifiek enkel kankercellen aan te vallen en omdat ze vatbaar zijn voor de natuurlijke beschermingsmechanismen van de cel tegen vreemde indringers, waardoor ze degenereren. 

Een internationaal team van onderzoekers van het Forbes Lab aan de University of Massachusetts Amherst, van Ernest Pharmaceuticals, een spin-off van het Forbes Lab, en Mathieu Bollen en Aleyde Van Eynde van het Laboratory of Biosignaling & Therapeutics aan de KU Leuven heeft nu in een nieuwe studie een niet-giftige methode om geneesmiddelen af te leveren beschreven gebaseerd op de salmonella-bacterie. 

Een van de ontdekkers en mede-hoofdauteur van de studie is onze landgenote Nele Van Dessel, die na het behalen van haar doctoraat als bio-ingenieur aan de KU Leuven, naar de universiteit van Amherst is getrokken waar ze al een kleine 10 jaar werkt aan behandelingen tegen kanker. 

Voorstelling van nanopartikels die een kankercel omringen en aanvallen.

Bacteriën in tumoren

Sinds 1891 weten wetenschappers dat bacteriën graag in tumoren leven en groeien. Tumoren zijn in staat om te ontsnappen aan het menselijke immuunsysteem, en bacteriën maken daarvan gebruik om de tumoren te koloniseren zonder dat ze normale weefsels infecteren of schade toebrengen. 

Van salmonella-bacteriën was geweten dat ze zich opstapelen in tumoren, maar het was niet duidelijk of ze ook binnendrongen in de kankercellen. Het nieuwe systeem om geneesmiddelen af te leveren kan nauwkeurig meten hoeveel bacteriën er in de tumorcellen binnendringen, omdat de gemanipuleerde salmonella-bacteriën groen worden als ze door het membraan van de kankercel zijn gegaan. Het bleek dat de bacteriën makkelijk kunnen binnendringen in de kankercellen en dat ook in grote aantallen doen. 

"Salmonella in een kankercel - niemand heeft dit ooit eerder daadwerkelijk aangetoond", zei professor chemisch ingenieurschap Neil Forbes, de mede-uitvinder van de methode en de corresponderende auteur van de studie die in zijn laboratorium is uitgevoerd. 

"Je kan de bacteriën beschouwen als kleine robotjes, die het geneesmiddel aanmaken en vrijgeven waar het nodig is", zei Forbes. "Door gebruik te maken van de natuurlijke levensstijl van salmonella kan je er het perfecte systeem om geneesmiddelen af te leveren van maken."

Een korte video van het Forbes Lab waarin salmonella-bacteriën te zien zijn die een kankercel binnengedrongen zijn.

Twee grote problemen opgelost

Het 'afleversysteem' voor geneesmiddelen werd ontwikkeld door Nele Van Dessel toen ze als postdoctoraal onderzoeker werkte in het Forbes Lab. Het gebruikt een sterk gemodificeerde salmonella-bacterie die in de bloedstroom wordt ingespoten. Door haar specifieke genetische eigenschappen is de bacterie in staat een geneesmiddel aan te maken, een proteïne of eiwit, de kankercel binnen te dringen en daar dan lysis te ondergaan, een proces waarbij ze openbarst zodat het middel vrijkomt in de kankercel. De bacterie valt vervolgens uit elkaar en verdwijnt.

"Door salmonella te gebruiken proberen we twee grote problemen bij het afleveren van kankermiddelen op te lossen", zei van Dessel. "Ten eerste, bacteriën richten zich specifiek op tumoren, zodat enkel de kankercellen de behandeling krijgen, wat vermijdt dat er bijwerkingen optreden bij gezond weefsel. Ten tweede, veel algemeen gebruikte kankerbehandelingen vallen zeer specifieke doelen aan die slechts gevonden worden in een minderheid van de kankers, zodat er voor veel patiënten geen geschikte behandelingen zijn." 

De nieuwe behandeling, die de Ernest Bacterial Vector (EBV) genoemd wordt, richt zich op alle kwaadaardige weefsels, waaronder ook op uitzaaiingen die slechts vijf cellagen groot zijn. Dat maakt dat deze behandeling een mogelijke uitkomst is voor patiënten met een breed gamma aan moeilijk behandelbare kankers, waaronder leverkanker, pancreaskanker en andere soorten kanker waarvoor er nog geen geschikte behandelingen zijn. 

En ook voor het eerste probleem, de bijwerkingen, lijkt de nieuwe behandeling een oplossing te bieden. De salmonella-bacteriën geven hun eiwit, het middel tegen de kanker, enkel vrij in tumorcellen en laten gezonde cellen ongemoeid. 

"We kunnen het eiwit daadwerkelijk opsporen in de tumoren, maar we vinden het niet in de lever en de milt" van muismodellen, zei Neil Forbes. "Het systeem levert het enkel af aan de tumoren." 

Het eiwit dat gebruikt wordt in de behandeling, het middel tegen de kankercellen, werd ontwikkeld samen met Jeanne Hardy, professor chemie en moleculaire en celbiologie in Amherst, en het onderzoek werd geleid door Van Dessel en Vishnu Raman, chemisch ingenieur en mede-eerste auteur van de studie. 

En hoewel de behandeling nog niet getest is in klinische testen met mensen, zijn de resultaten van de testen op muizen zeer veelbelovend, vooral voor hepatocellulair carcinoom, het meest voorkomende type van leverkanker. Wereldwijd krijgen 840.000 mensen per jaar die diagnose en momenteel zijn er weinig geneesmiddelen voorhanden om leverkanker te behandelen. 

"Bij leverkanker zien we pre-klinische bewijzen dat het een effect heeft tegen tumoren", zei Forbes. "Dit is nog vroeg, bij enkel een beperkt aantal muizen, maar door deze behandeling te gebruiken brengen we deze tumoren tot staan." 

Familieleden met kanker

Een effectieve therapie ontwikkelen voor onbehandelbare kankers zou bijzonder bevredigend zijn, zei Van Dessel, omdat er nu geen zijn. Twee familieleden van haar kregen in 2016 de diagnose dat ze vaste kankers in stadium 4 hadden en "Ik voelde me machteloos", zei ze. "Ik had mijn doctoraat in kankerstudies en was al tien jaar aan het werk, maar ik kon hen niet helpen. Ik had het gevoel dat ik hen in de steek had gelaten, dat ik niet hard genoeg gewerkt had." 

Dat was de impuls voor Van Dessel om, samen met Forbes, te beginnen met Ernest Pharmaceuticals, een biotechnologische spin-off van het Forbes Lab, met als doel hun bacteriële kankerbehandeling in de ziekenhuizen te krijgen. Het bedrijf is genoemd naar de grootvader van Forbes, die gestorven is aan prostaatkanker. 

De universiteit heeft een patent aangevraagd voor het werk en geeft het in licentie aan Ernest Pharmaceuticals. Van Dessel en Raman, die allebei directeur zijn van het bedrijf, proberen bij de Food and Drug Administration (FDA) goedkeuring te krijgen voor klinische testen met mensen. 

"Ik hoop dat we binnen twee tot drie jaar in de ziekenhuizen te vinden zijn", zei Van Dessel. Naast het werk rond lever- en uitgezaaide borstkanker, "spitsen we ons bij Ernest ook toe op eierstok- en pancreaskanker, tumoren waarop veel van de huidige immuunbehandelingen en andere behandelingen geen grote impact hebben."

"Bacteriën kunnen de volgende generatie van kankerbehandelingen worden", zo besloot Forbes. 

De studie over de kankerbehandeling met salmonella is gepubliceerd in Nature Communications. Dit artikel is gebaseerd op een persmededeling van Nature Communications en een persmededeling van de University of Massachusetts Amherst. 

Meest gelezen