Lichtgevoelige verbindingen voor een betere behandeling van kanker

21 mei 2015

Sylvestre Bonnet (Universiteit Leiden) en zijn collega’s hebben recentelijk een eerste stap gezet naar een betere behandeling van kanker door middel van lichtgevoelige verbindingen.

Dit onderzoek wordt gefinancierd uit een Vidi-subsidie van NWO Chemische Wetenschappen, en de resultaten zijn onlangs gepubliceerd in het toptijdschrift Angewandte Chemie International Edition

Lichtgevoelig

Al meer dan 20 jaar behandelen clinici bepaalde vormen van kanker met lichtgevoelige verbindingen die toxisch worden na blootstelling aan zichtbaar licht. Deze verbindingen kunnen verpakt worden in liposomen of op tumorweefsel worden gericht voordat zij met licht worden bestraald. Metaal-organische ruthenium complexen zijn een veelbelovende nieuwe klasse van lichtgevoelige verbindingen. Een nadeel van deze verbindingen is  dat blauw licht nodig is om de verbindingen te activeren, terwijl juist blauw licht niet doordringt in biologisch weefsel.

Rood licht opwaarderen

Rood en nabij-infrarood licht  kan daarentegen tot 1 centimeter doordringen in biologische weefsels, maar kan het  ruthenium-complex niet activeren. Het doel van Bonnet en zijn collega’s is om rood licht ‘op te waarderen’ naar blauw licht op de plek waar het blauwe licht nodig is,  nabij het molecuul in de tumor. Omdat te bereiken  is gekozen voor een nieuwe techniek “triplet-triplet annihilation up-conversion”. In deze techniek werken twee typen moleculen samen om twee rode fotonen te combineren tot een blauw foton. Het eerste molecuul, de  “sensitizer”, wordt door middel van rood licht aangeslagen naar een hogere energietoestand,  de ‘triplet state’. In deze hogere energietoestand kan dit molecuul botsen met het tweede molecuul, de “annihilator”, dat de energie van de sensitizer overneemt en zelf in een triplet state terechtkomt. De concentratie van de aangeslagen annihilator neemt vervolgens toe onder continue bestraling. Tot slot botsen twee annihilator moleculen op elkaar waarbij één van de moleculen alle verzamelde energie opneemt. Dit molecuul keert terug naar zijn grondtoestand terwijl het blauw fluoresceert.

“In eerste instantie heb ik moleculen uitgeprobeerd waarvan bekend was dat deze up-conversie uit konden voeren in een organisch oplosmiddel, zoals tolueen”, zegt Askes, één van de onderzoekers uitde Bonnet groep. “Maar in zo’n setting heeft het concept geen klinische relevantie, dus richtte ik me op de vraag of het ook zou kunnen werken wanneer de moleculen zouden worden ingebouwd in een lipide bi-laag, zoals in het membraan van liposomen. Tot mijn verbazing werkte dit uitstekend!”.

Proof of principle

De volgende stap was om de ‘sensitizer‘ en ‘annihilator’ moleculen in te bouwen in hetzelfde membraan dat de eerder genoemde rutheniumverbindingen bevat. Dit werkte ook, en deze resultaten zijn gepubliceerd. Op deze manier, kunnen de rutheniumverbindingen efficiënt geactiveerd worden door het blootstellen van deze liposomen aan het rode licht van een commercieel beschikbare therapeutische laser. “Er is nog een lange weg te gaan tot de klinische toepassing, maar met de resultaten die beschreven worden in het Angewandte Chemie artikel is het eerste proof of principle geleverd.”

Bonnet is bestuurslid van de CW-studiegroep ‘Lipiden & Biomembranen’. Bij NWO Chemische Wetenschappen  zijn vijftien studiegroepen actief. Ze spelen een belangrijke rol in het organiseren van de jaarlijkse chemieconferentie van Nederland (CHAINS) en zijn een belangrijk forum voor het chemische onderzoek. Bestuursleden van een studiegroep zijn vaak het aanspreekpunt voor NWO Chemische Wetenschappen voor het betreffende wetenschapsgebied.  


Bron: NWO