Met kleurstof en laser de tumor opgeruimd

Lasers worden tegenwoordig in de medische wetenschap steeds vaker gebruikt voor het snijden en verdampen van weefsel. Uiteenlopende disciplines als oogheelkunde en neurochirurgie, gastrologie en gynaecologie gebruiken tegenwoordig de laser bij sommige operaties. Het voordeel van de snijdende laser boven het mes is dat er zeer nauwkeurig (op microschaal) kan worden gewerkt en dat kleine bloedvatjes meteen dichtbranden, waardoor bloedingen beperkt blijven.

Een nieuwe toepassing ontstaat doordat kankercellen sommige lichtgevoelige kleurstoffen beter opnemen dan normale cellen dat doen. De kankercellen sterven als ze daarna met laserlicht van de juiste golflengte worden bestraald. De laser fungeert in dat geval niet als een optisch mes, maar als een ontstekingsmechanisme dat een chemische reactie op gang brengt die celdood tot gevolg heeft. Tot nu toe is het effect alleen in proefdieren aangetoond. Experimenten met patiënten beginnen net.

Porfyrine

Fotodynamische therapie, de behandeling van zieken met licht en lichtgevoelige stoffen, is niet nieuw. Een aantal huidaandoeningen wordt met UV-licht en bijbehorende lichtgevoelige stoffen behandeld. Zeventig jaar geleden was al bekend dat porfyrine, een grondstof van de heemgroepen in hemoglobine, over lichtgevoelige eigenschappen beschikt. Sommige tumoren bleken deze stof beter op te nemen dan gewone cellen dat doen. Voor therapeutische behandelingen was men echter op lampen aangewezen en die waren niet voldoende te richten, hadden onvoldoende licht van specifieke golflengten om de porfyrines te activeren en waren niet sterk genoeg. Een ander probleem was dat de eerste niet-gezuiverde porfyrines uit wel vijftig verschillende chemische componenten bestonden en de werking van die stoffen eigenlijk maar slecht werd begrepen.

"Inmiddels is er veel veranderd. Lasers hebben in de medische wetenschap een brede toepassing gevonden en de lichtgevoelige stoffen zijn nu zo gezuiverd dat ze aan de hoogste eisen beantwoorden,' zegt professor David Phillips van Imperial College London. De technische universiteit van Londen ontwikkelt stoffen die vooral rood of nabij infrarood licht absorberen en gezond weefsel zo weinig mogelijk beschadigen.

Phillips was zich lange tijd nauwelijks bewust van de medische toepassingen van de lichtgevoelige kleurstoffen. Imperial College deed onderzoek naar deze stoffen omdat men een optische witmaker voor koud water wilde ontwikkelen. Phillips: "Een van de manieren om vlekken uit textiel te verwijderen is om het te laten bleken in zonlicht. Bij ons was dat vroeger en in de Derde Wereld is dat heel normaal. Wij hoopten even goede resultaten te bereiken met kunstlicht en lichtgevoelige stoffen. Maar het onderzoek kreeg een heel andere wending nadat ik Steven Bown van University College Hospital in Londen over mijn werk had verteld. Hij was geïnteresseerd in de behandeling van maagzweren en tumoren met lasers.'

Maagzweren en tumoren nemen door hun afwijkende stofwisseling twee- tot viermaal zoveel porfyrines op als gezond weefsel. Onderzoekers van de Erasmusuniversiteit in Rotterdam vermoeden dat dit komt omdat het enzym dat zorgt voor de omzetting van porfyrines naar heem, ferrochelatase, in tumoren minder actief is. De porfyrines worden daardoor na binnenkomst niet verwerkt en hopen zich op in de cellen. De stoffen worden gewoon in de bloedbaan gespoten. Na vijftig tot zeventig uur hebben zij zich verzameld in de lysosomen van de cel. Door de bestraling worden de porfyrines in een hogere energietoestand gebracht die ze door kunnen geven aan nabijgelegen zuurstofmoleculen, waardoor zuurstofradicalen ontstaan. Deze zetten kettingreacties in gang waarbij eerst het lysosoommembraan wordt vernietigd en de vernietigende radicaalreacties zich in het cytoplasma kunnen voortzetten.

Optische vezels

Laserlicht dringt niet ver door in weefsel. De eerste kandidaten zijn dus oppervlakkige tumoren, maar voor de behandeling van tumoren in het lichaam wordt nu al gebruik gemaakt van optische vezels die in het lichaam kunnen worden gebracht en het laserlicht doorgeven. De moleculen van de kleurstoffen reageren op rood en nabij infrarood laserlicht met golflengten van 600 tot 800 nanometer. Bij hogere golflengtes zal het laserlicht dieper in het weefsel doordringen, ongeveer 3 tot 15 millimeter. Met één glasvezel kunnen alleen kleine tumoren van 1 à 2 centimeter worden behandeld. Door meerdere glasvezels in het weefsel te steken, zouden echter ook grotere tumoren kunnen worden aangepakt. Een van de belangrijkste toepassingen van lasertherapie met lichtgevoelige stoffen lijkt de vernietiging van nog aanwezig kwaadaardig weefsel na een operatie te worden.

Omdat de kleurstoffen gevoelig blijven voor zichtbaar en ultraviolet licht, mogen patiënten niet landurig aan helder zonlicht worden blootgesteld omdat anders de kans bestaat dat hun huid beschadigd wordt. Tegenwoordig worden dan ook kleurstoffen ontwikkeld die sneller in het lichaam worden afgebroken. Naast gezuiverde porfyrines zijn dat verbindingen met purpurines (kleurstof van de meekrapwortel) en bacteriochlorofyl. Aan Imperial College worden aluminium-tetragesulfoneerde phtalocyanines (AISPCs) ontwikkeld, stoffen met een identieke structuur als porfyrines. Onderzoek met dieren heeft aangetoond dat AISPCs in principe veelbelovende kleurstoffen zijn voor de behandeling van tumoren in onder meer de hersenen, de dikke darm, de blaas en de alvleesklier.

Het lichaam kan echter ook zelf lichtabsorberende stoffen maken. Door toediening van 5-aminolevulinezuur kan de produktie van protoporfyrine IX worden gestimuleerd. Dit fenomeen was al bekend bij mensen die aan porfyrie leiden, een aandoening die veroorzaakt wordt door een aangeboren tekort aan een van de enzymen die betrokken zijn bij de synthese van heem van hemoglobine. De symptomen van deze ziekte moeten in het verleden wellicht aanleiding hebben gegeven tot de vampierlegenden: teruggetrokken tandvlees, prominente tanden en overgevoeligheid voor zonlicht. Natuurlijk geproduceerde porfyrine is bijna twee keer zo effectief als gezuiverde porfyrine. De stof wordt al experimenteel gebruikt voor de behandeling van mondkanker, waarbij het 5-aminolevulinezuur als mondwater wordt toegediend. In het Charing Cross Hospital in Londen heeft men het aminozuur in een zalfje verwerkt dat op huidkankers kan worden gesmeerd.

Medici vinden de technologie nu ook rijp voor patiënt-experimenten met andere soorten kankers. In Kingston in Ontario is men begonnen met de fotodynamische behandeling van blaaskanker. Ook University College Hospital in Londen wil kankers met laserlicht behandelen, maar het ziekenhuis wacht nog op toestemming.

Levermetastasen

Ook in Nederland bestaat belangstelling voor lasertherapie. Op 13 oktober promoveert drs. R. van Hillegersberg van de Erasmus Universiteit op het proefschrift "Laserbehandeling voor Levermetastasen'. Uitzaaiingen (metastasen) in de lever zijn een belangrijke doodsoorzaak bij patiënten met kwaadaardige tumoren van de dikke darm. Jaarlijks worden in ons land zo'n 7400 nieuwe gevallen van deze vorm van kanker gediagnostiseerd. Alleen ingrijpende operaties bieden kans op genezing. Daarbij moet vaak een deel van de lever worden verwijderd. Op dit moment komt slechts een vijfde van de patiënten in aanmerking voor zo'n operatie. Experimenten met porfyrines en 5-aminolevulinezuur bij ratten hebben aangetoond dat bekende uitzaaiingen ook goed met lasers verwijderd kunnen worden.

Naast behandeling van tumoren wordt aan andere toepassingen gedacht. Met verdunde oplossingen van de kleurstoffen en laserlicht kunnen volgens David Phillips van Imperial College London ook virussen worden gedood, zoals het HIV- en het herpes simplex type 2-virus, de veroorzaker van genitale herpes. Lipinfecties kunnen er uitstekend mee behandeld worden, zegt Phillips, zeker bij jonge mensen. Men kan daar zelfs normaal zichtbaar licht voor gebruiken. Dat maakt de techniek nog niet geschikt voor de behandeling van AIDS, omdat het virus zich in het hele lichaam kan verstoppen. Maar deze lichttherapie zou wèl kunnen worden gebruikt voor het zuiveren van bloed dat met het HIV-virus is geïnfecteerd. Bloedtransfusiediensten hebben daar belangstelling voor.

    • Jan Libbenga