Nieuwe diagnostische chip maakt snelle monitoring van de behandeling van hersentumoren mogelijk

Nieuwe diagnostische chip maakt snelle monitoring van de behandeling van hersentumoren mogelijk

Nieuwe diagnostische chip haalt pakketjes vrij die door tumorcellen uit het bloed worden vrijgegeven en laat zien of kankercellen stierven tijdens chemotherapie-infusie.

Onderzoekers van Northwestern Medicine en de Universiteit van Michigan hebben aangetoond dat de effectiviteit van chemotherapie voor hersenkanker, toegediend met behulp van een techniek die de bloed-hersenbarrière opent, kan worden gecontroleerd door een bloedmonster te nemen.

De nieuwe test zou patiënten met een vorm van hersenkanker, glioblastoom genaamd, kunnen helpen door artsen te informeren of ze door moeten gaan met een bepaald chemotherapiemedicijn, het medicijn moeten veranderen of de behandeling moeten stopzetten. De studie werd voornamelijk gefinancierd door de National Institutes of Health.

“In plaats van maanden te moeten wachten, kunnen we na één dosis weten of een bepaalde behandeling werkt”, zegt Northwestern Medicine-neurochirurg Adam Sonaband, co-auteur van de studie gepubliceerd in Nature Communications. "Dit is enorm voor glioblastoompatiënten. Het zou mogelijk kunnen voorkomen dat patiënten gedurende langere tijd ineffectieve behandelingen krijgen, waardoor ook onnodige bijwerkingen worden vermeden."

Glioblastoom is een vaak dodelijke ziekte waarbij de meeste patiënten binnen twee jaar overlijden en slechts 10% van de patiënten na vijf jaar nog in leven is. De tumor ontstaat uit de hersenen en dringt deze binnen, waardoor deze niet volledig kan worden verwijderd. Sommige resterende kankercellen blijven na de operatie achter en leiden tot de ontwikkeling van nieuwe tumoren. En in tegenstelling tot andere soorten kanker kunnen de meeste chemotherapiemedicijnen en kankermedicijnen de bloed-hersenbarrière niet passeren, die de hersenen beschermt tegen gifstoffen.

Onderzoekers van het Northwestern Medicine Malnati Brain Tumor Institute voerden een eerder klinisch onderzoek uit met Carthera's SonoCloud-9 in Lyon, Frankrijk - een therapeutisch echografieapparaat dat de bloed-hersenbarrière ongeveer een uur lang opende om het chemotherapiemedicijn paclitaxel binnen te laten. Deze nieuwe analyse, waarbij diagnostische technologie van de Universiteit van Michigan wordt getest, laat zien dat het openen van de bloed-hersenbarrière er ook voor zorgt dat de inhoud van de tumor in het bloed kan lekken. Bloedmonsters die vóór en na elke behandeling worden genomen, kunnen worden gebruikt om te beoordelen hoe goed een behandeling werkt.

Kleine deeltjes, extracellulaire blaasjes genoemd, die vrijkomen door de kankercellen, drijven in het bloed van de patiënt. Deze deeltjes fungeren als boodschapperstoffen en transporteren specifieke delen van genetisch tumormateriaal en eiwitten. De grote uitdaging is uitzoeken hoe we alleen die stoffen kunnen vinden en extraheren die afkomstig zijn van kankercellen en niet van andere delen van het lichaam.”

Sunitha Nagrath, Dwight F. Benton hoogleraar Chemical Engineering aan de UM en co-auteur van het onderzoek

Het team uit Michigan heeft een manier gevonden om extracellulaire blaasjes en deeltjes (EVP's) uit kankercellen te vangen met behulp van een specifiek lipide- of vetmolecuul, dat vaak op het oppervlak van het exosoom wordt aangetroffen. Door bloedplasmamonsters te isoleren die door hun GlioExoChip zijn gevoerd, worden bloedafnames ‘vloeibare biopsieën’.

"Cellen gebruiken extracellulaire blaasjes en deeltjes voor communicatie, en EVP's kunnen worden misbruikt voor ziekteprogressie. Het is spannend om deel uit te maken van deze technologie die met succes EVP's kan gebruiken om de behandelingsrespons bij tumoren te monitoren", zegt Abha Kumari, een Ph.D. student chemische technologie aan de UM en co-eerste auteur van het onderzoek.

EVP's van cellen die tijdens de behandeling afsterven, zijn gemakkelijker te vangen omdat het lipide dat wordt gebruikt om de EVP's te vangen overvloediger aanwezig is. Dus telde het team de extracellulaire blaasjes die voor en na elke behandeling uit tumoren kwamen en berekende een verhouding door het aantal post-chemotherapie te delen door het aantal vóór de chemotherapie. Als deze verhouding bij elke chemotherapiesessie toenam, was de behandeling succesvol. Als de waarde onveranderd bleef of daalde, werd de behandeling uiteindelijk als mislukt beschouwd.

“Het openen van de bloed-hersenbarrière maakt het meten van tumor-afgeleide blaasjes in het bloed mogelijk, wat een klinisch betekenisvol vloeibaar biopsiesignaal oplevert”, zegt Mark Youngblood, een neurochirurgie-resident bij Northwestern Medicine en co-eerste auteur van het onderzoek. “De GlioExoChip biedt een snelle en minimaal invasieve manier om de respons op de behandeling te monitoren bij een ziekte waarbij MRI-scans vaak misleidende resultaten opleveren.”

Vervolgens zullen de onderzoekers hun resultaten valideren met andere glioblastoomtherapieën en doorgaan met het bestuderen van het nut van het detecteren van extracellulaire blaasjes om de behandeling van andere vormen van kanker te beoordelen.

Aanvullende ondersteuning voor deze studie werd verleend door het Lou and Jean Malnati Brain Tumor Institute van het Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center, de Moceri Family Foundation, het UM Forbes Institute for Cancer Discovery, het Amerikaanse ministerie van Defensie, de American Brain Tumor Association, Tap Cancer Out en de Focused Ultrasound Foundation. Ondersteuning in natura werd verleend door Carthera, de fabrikant van het SonoCloud-9-apparaat, een onderzoeksapparaat dat buiten klinische onderzoeken nog niet is goedgekeurd.

Carthera-onderzoekers hebben ook bijgedragen aan dit onderzoek.

Het apparaat is gebouwd in de Lurie Nanofabrication Facility. De studie werd uitgevoerd met de hulp van het Michigan Center for Materials Characterization, het Biointerfaces Institute Nanotechnicum en de Proteomics Resource Facility.

Het team heeft met steun van UM Innovation Partnerships patentbescherming aangevraagd en is op zoek naar partners om de technologie op de markt te brengen.

Bronnen: