Metaaldeeltjes beschadigen DNA dwars door celbarrière heen

Kleine deeltjes van een legering van kobalt, chroom en een beetje molybdeen kunnen dwars door een celwand heen schade aan DNA toebrengen. Dat kan een risico opleveren voor medische toepassingen zoals het injecteren van nanodeeltjes in de bloedbaan om ziekten te bestuderen of om kanker te bestrijden (Nature Nanotechnology online, 5 november 2009).

Onderzoekers van de universiteit van Bristol beschermden bindweefselcellen met een drie tot vier cellen dikke laag menselijke cellen. Aan de andere kant van deze barrière brachten zij een oplossing aan van ionen of een suspensie van nanodeeltjes of microdeeltjes. De gebruikte concentratie lag duizenden keren hoger dan die in het menselijk lichaam. In alle drie de vormen bleek het metaal schade toe te brengen aan de cellen: een test toonde aan dat dubbele DNA-bindingen aan de andere kant van de cellaag kapot werden gemaakt.

Tot verrassing van de onderzoekers nam de DNA-schade af als de celbarrière werd weggehaald. Schade viel te voorkomen door de celcommunicatie binnen de barrière stil te leggen. Charles Patrick Case van het implantaatonderzoekscentrum van de universiteit van Bristol concludeert dat de metalen de schade aanrichten met een signaal dat dwars door het celmembraan heen werkt. Hij wijst erop dat het mechanisme risico’s oplevert, maar ook nuttig zou kunnen zijn voor toepassingen, omdat medicijnen grenzen als de bloed-brein barrière of de darmwand niet perse hoeven te passeren om toch te kunnen werken. De specifieke legering van kobalt, chroom en molybdeen is onderzocht, omdat die wordt gebruikt voor kunstheupen. Door slijtage komt de metaallegering in kleine hoeveelheden in het lichaam vrij. Omdat kunstheupen al sinds de jaren zestig zonder grote problemen worden toegepast hoeven mensen zich volgens de onderzoekers voorlopig geen al te grote zorgen te maken over het vrijkomen van gifstoffen uit deze implantaten.

Welk mechanisme het DNA in de cellen beschadigt weten de onderzoekers niet. Ze vermoeden dat ATP daarbij een rol speelt, omdat de DNA-schade verminderde als dat signaalmolecuul werd stilgelegd.

Een interessante bijkomstigheid van Case’s studie is dat een bepaald gewicht aan nanodeeltjes niet schadelijker is dan microdeeltjes. Dat is verrassen, omdat nanodeeltjes per milligram een groter oppervlak ter beschikking hebben dat kan reageren. De studie in Nature Nanotechnology is niettemin vooral voor nanodeeltjes van praktisch belang. Microdeeltjes zullen niet zo snel in de bloedbaan worden gebracht omdat ze bloedvaten zouden kunnen verstoppen.

Michiel van Nieuwstadt