Kleine deeltjes met grootse effecten

Tot honderdduizend keer kleiner dan de dikte van een menselijk haar. Zo klein zijn de nanodeeltjes die wetenschappers inzetten om het gedrag van onze lichaamscellen beter te kunnen begrijpen en te sturen. Concreet kunnen deze nanodeeltjes bijvoorbeeld medicijnen ‘binnensmokkelen’ in kankercellen. Nanotechnologie creëert zo heel wat nieuwe mogelijkheden om geneesmiddelen efficiënter te maken en ziektes te bestrijden. Maar hoe communiceren cellen met elkaar? En hoe kan je dat gedrag beïnvloeden via nanodeeltjes?

Als FWO-aspirant strategisch basisonderzoek aan de UHasselt dook Senne Seneca vier jaar geleden in de wereld van ‘kleine deeltjes met grootse effecten’: “Mijn onderzoek bevindt zich op het grensvlak tussen materiaalwetenschappen en cellulaire biofysica. Bedoeling is om te kijken hoe cellen zich gedragen ten opzichte van nanodeeltjes en ten opzichte van andere cellen in ons lichaam.”

Maar eerst, hoe ziet zo’n nanodeeltje eruit? “Een nanodeeltje is eigenlijk een minuscuul klein stukje materiaal. In het Max Planck Instituut voor Medisch Onderzoek en aan de UHasselt werken we met nanodeeltjes in goud en polymeer: goud om specifiek de interactie tussen cellen te bestuderen, polymeer om cellen te laten diversifiëren - bijvoorbeeld van een stamcel naar een botcel - maar ook om medicatie gecontroleerd te kunnen vrijzetten.

Bij nanotherapie krijgen patiënten deze nanodeeltjes voornamelijk intraveneus toegediend, waardoor ze in het weefsel of de cel terechtkomen. Zo kan je heel gericht geneesmiddelen vrijzetten in cellen die het nodig hebben – bijvoorbeeld bij de behandeling van kanker, zonder gezonde cellen te beschadigen.”

Communicatie tussen cellen

Nanodeeltjes worden bijgevolg gebruikt om de biologische processen achter kanker en weefselvorming beter te begrijpen. Senne Seneca: “Biologische processen zoals de ontwikkeling van kanker, wondheling of weefselvorming hebben in wezen één ding gemeen. En dat is dat ze vertrouwen op de communicatie tussen individuele cellen en celcollectieven. Ik ben ervan overtuigd dat we deze processen kunnen manipuleren door celgedrag op nanoschaal te sturen. Nanotechnologie kan een groot verschil maken in de geneeskunde.”

Door gebruik te maken van nanodeeltjes is niet alleen een gecontroleerde vrijzetting van medicatie mogelijk. Ook krijg je meer inzicht in de processen achter kanker. “Bijvoorbeeld door bepaalde eiwitten op een specifieke afstand van elkaar te plaatsen door ze te koppelen aan gouden nanodeeltjes. Op die manier kon ik al aantonen dat de afstand tussen bepaalde receptoreiwitten cruciaal is voor het collectief migratiegedrag van cellen.”

“Anderzijds werd duidelijk dat de afstand tussen deze receptoreiwitten een grote invloed heeft op de efficiëntie van medicatie. Zo blijkt bijvoorbeeld dat chemotherapie anders inwerkt als de afstand tussen deze receptoreiwitten groter is. Nanodeeltjes kunnen helpen om deze efficiëntie te verhogen. Op deze manier verkrijgen we meer inzichten in de moleculaire achtergrond van kankerweefsel en kunnen we op zoek gaan naar nieuwe manieren om kanker optimaal te bestrijden. Erg beloftevol dus, ik hoop met dit onderzoek te kunnen bijdragen aan nieuwe therapieën voor de toekomst.”

Nieuwe vondsten 

Kijken wat een cel doet in zijn omgeving of hoe cellen invloed hebben op een celcollectief … dat klinkt als uren en uren labo? “Absoluut (lacht). In een microscopisch labo onderzoek ik hoe cellen zich gedragen, zowel afzonderlijk als in groep. Maar daarnaast heb je ook nog het biologisch labo, om celculturen te onderhouden, of het materiaalwetenschappelijk labo om de nanodeeltjes te maken. Heel veel labowerk dus, maar dat neemt niet weg dat ik het ongelooflijk boeiend blijf vinden! Onderzoek is mijn leven, en ik kan echt gelukkig zijn om in team samen te werken, elkaar te inspireren en nieuwe vondsten te doen."

Vandaag zijn er al een 40-tal geneesmiddelen met nanotechnologie beschikbaar. Heel wat onderzoeksdomeinen – MS, Alzheimer … – trachten ook gebruik te maken van deze technologie om mechanismes achter een ziekte te ontrafelen. “De toepassing van nanotechnologie is dan ook veelbelovend. Door de ontwikkeling van verschillende nanomaterialen te bestuderen, zullen we op termijn misschien levensbedreigende ziektes kunnen genezen. Dat is natuurlijk een mooie gedachte, om als biomedisch wetenschapper iemands leven te kunnen veranderen.”