ANW Verslag Roel, Stan, Jules en Samiir (RSJS)

2013
Oplossing voor een
Verschrikkelijke Ziekte?
14-06-2013
ANW Module 3 Leven
Mw. Van de Bovenkamp
Samiir Yusuf, Roel van Herten,
Stan Hendrix, Jules Janssen
V4A en V4B
Inhoudsopgave
Inleiding ............................................................................................................................................... - 2 Kanker.............................................................................................................................................. - 2 Erfelijkheid van kanker .................................................................................................................... - 2 Behandeling van kanker .................................................................................................................. - 3 Effectiever geneesmiddel? .............................................................................................................. - 3 Methode .............................................................................................................................................. - 6 Benodigdheden ............................................................................................................................... - 6 Aanpak ............................................................................................................................................. - 6 Bibliografie .......................................................................................................................................... - 9 -
-1-
Inleiding
Kanker
Kanker ontstaat door een fout in de celdeling, waarbij de desbetreffende cel niet gedood wordt en
zich blijft vermenigvuldigen, waardoor er een grote hoop ‘slechte cellen’ ontstaat, deze worden
kankercellen genoemd. Ook kan zo’n ophoping ontstaan door een mutatie van een cel. Een mutatie
is een verandering in het erfelijk materiaal. Hierdoor kan de eigenschap van zelfdoding in een cel
verwijderd worden, waardoor de cel zich blijft vermenigvuldigen ondanks zijn drukke omgeving. Zo’n
ophoping noemt men een tumor. Je hebt twee verschillende tumoren: goedaardige en
kwaadaardige. Een goedaardige kanker houdt in dat de tumor op een plek blijft en zich niet uitzaait
over de rest van het lichaam. Een kwaadaardige kanker zorgt daar in tegen voor metastase, uitzaaiing
van kankercellen door bloed- en lymfevaten. Hierdoor kunnen er overal in het lichaam tumors
ontstaan, waardoor deze vorm van kanker moeilijk te bevechten is. Men spreekt pas van kanker als
iemand een kwaadaardig tumor ‘bezit’.
Ook wordt er nog onderscheid gemaakt tussen verschillende vormen van kanker, bijvoorbeeld: Een
tumor dat zich in het prostaat genesteld heeft noemen we prostaatkanker en kanker dat voorkomt
op de huid weer huidkanker. Deze kunnen worden ingedeeld bij goedaardige kanker of bij
kwaadaardige kanker. Meestal is huidkanker goedaardig en prostaatkanker kwaadaardig.
Je hebt het carcinoom, uitgaande van epitheel en je hebt het sarcoom, uitgaande van bindweefsel,
botten en spieren. Manieren waardoor het risico op kanker vergroot word zijn bijvoorbeeld asbest,
tabak, alcohol, röntgenstraling en bepaalde virussen.
Asbest: HMGB1 is een molecuul dat afgegeven wordt door lichaamscellen die met asbest in
aanraking zijn geweest. Dit molecuul zorgt voor ontstekingsreacties die kunnen leiden tot het
ontstaan van een tumor. (Yang, 2010)
Hoe tabak kanker veroorzaakt is nog niet helemaal duidelijk. Hetzelfde geldt voor alcohol en
bepaalde virussen.
Röntgenstraling kan mutaties afdwingen in cellen. Dit kan weer de oorzaak zijn van het ontstaan van
tumors.
Kanker kan op verschillende manieren bestreden worden, namelijk door bij een operatie
kankerweefsel te verwijderen of het te doden d.m.v. bestraling en chemotherapie, waarbij
medicijnen de celgroei remmen. (Hordijk, 2008)
Erfelijkheid van kanker
Zou zo’n kwaadaardige kanker dan ook genetisch overgeërfd kunnen zijn? Het antwoord hierop is
nee, maar ook weer wel. Kanker wordt niet genetisch bepaald, omdat het door een mutatie van een
cel ontstaat. Wel kan het zo zijn dat deze mutatie wordt overgegeven van ouder op kind waardoor
het kind een grotere kans heeft op kwaadaardige kanker. Of deze kwaadaardige kanker zich
daadwerkelijk ontwikkeld en wanneer weet men niet, maar door het nagaan van een familieboom
kunnen doctoren vaak al vaststellen of hun patiënt een vergrote kans heeft op deze kwaal. (Kapma,
Leschot, & Aal, 2005)
Van alle vormen van kanker worden er ongeveer 5 ‘veroorzaakt’ door sterk genetische
aanlegfactoren. Met behulp van DNA-diagnostiek kan nu in veel van deze families bij patiënten een
oorzakelijke mutatie in een van de betrokken genen worden aangetoond. DNA-diagnostiek is een
onderzoekstechniek waarmee op basis van DNA-materiaal de identiteit van een individu (mens, dier
of plant), de mate van verwantschap tussen individuen, kan worden vastgesteld of afwijkingen in het
DNA kunnen worden opgespoord, bijvoorbeeld een mutatie die kan leiden tot kanker.
Erfelijkheidsonderzoek begint met het verzamelen van medische rapporten over aangedane
familieleden. Als DNA-diagnostiek in aanmerking komt, wordt bij voorkeur gestart met onderzoek
van familieleden die kanker hebben of gehad hebben. Er is steeds de mogelijkheid dat een patiënte
-2-
sporadische (niet-erfelijke) kanker heeft in een familie met een erfelijk tumorsyndroom. Nadat bij
een patiënt een oorzakelijke mutatie is gevonden, worden vervolganalysen bij verwanten in
hetzelfde laboratorium verricht. Dit doen ze dan door het DNA van verschillende familieleden naast
elkaar te leggen en te zoeken naar overeenkomende afwijkingen in het DNA. Zodra er een
overeenkomende afwijking is gevonden, kan er met zekerheid worden gezegd dat de onderzochte
patiënt in aanmerking komt met kanker. Het onderzoeken in de context van de familie is om
medisch-technische redenen van essentieel belang voor de kwaliteit van de erfelijkheidsdiagnostiek
en de daaraan gekoppelde zorg voor individuen met een mogelijke erfelijke aanleg voor het krijgen
van kanker.
Er zijn ook psychosociale invloeden: Zowel voor gezonde individuen, die geconfronteerd werden met
een hoge kans op kanker, als patiënt die al kanker had, kan DNA-diagnostiek ingrijpende gevolgen
hebben, daarom is voorlichting en begeleiding van belang. (Menko, Ligtenberg, Brouwer, Hahn, &
Ausems, 2007)
Behandeling van kanker
Door middel van DNA-diagnostiek kunnen artsen zeggen of een patiënt in aanmerking kan komen
met kanker, maar wat voor toegevoegde waarde heeft dit, anders dan de patiënt angst inboezemen
of gerust stellen? Hoe wordt kanker bestreden en zijn er nog efficiëntere manieren om
tumorcellen/kankercellen te bevechten?
Kanker wordt tegenwoordig behandelt door een aantal methodes meestal in combinatie met elkaar.
De methodes zijn als volgt: Chemotherapie, hyperthermie, operatie, stamceltransplantatie,
hormonale therapie, immunotherapie en radiotherapie. (zie tabel 1)
Behandeling met cisplatine kan ook. Deze stof vernietigd de kankercellen, maar ook alle andere
gezonde cellen. Hierdoor kan er niet veel cisplatine gebruikt worden (KWF Kankerbestrijding
Behandeling).
Welke van deze behandelingen is nou het meest effectief? Dat hangt meestal af van de plaats waar
de tumor zit. Maar is er dan geen algemene en effectievere manier die bijna geen bijwerkingen of
ongewenste gevolgen heeft?
Effectiever geneesmiddel?
Onderzoekers kwamen bij toeval op cisplatine, een stof die kankercellen vernietigd, maar ook
gezonde cellen. Cisplatine is een reactieve platinaverbinding die succesvol gebruikt wordt als
geneesmiddel tegen verschillende vormen van kanker. De werking is gebaseerd op bindingen aan het
DNA in de celkern. De gevormde platina-DNA adducten, een reactieproduct dat ontstaat door de
directe additie (chemische reactie waarbij uit twee of meerdere moleculen één nieuw molecuul
wordt gevormd) van twee of meerdere verschillende moleculen, interfereren met de replicatie en
transcriptie van het DNA, hetgeen met name in snelgroeiende kankercellen leidt tot apoptose en
daarmee tot regressie (teruggang naar vroeger stadium) van de tumor. Dus cisplatine remt en doodt
kankercellen door het DNA aan te vallen. Helaas gaat chemotherapie met platinaverbindingen
gepaard met schadelijke bijwerkingen omdat ook de gezonde lichaamscellen er gevoelig voor zijn.
Onderzoekers hebben zich lang vroegen afgevraagd of er een manier was om dit te voorkomen. Ze
deden proeven over en over totdat ze toevallig op iets merkwaardigs uitkwamen: In onderzoek naar
het mechanisme van membraanpassage van cisplatine, werd cisplatine ingesloten in liposomen, om
vervolgens de membraanpermeatie ervan te kunnen meten. In het standaardprotocol voor het
maken van liposomen zitten een aantal vries-dooi stappen om de suspensie van liposomen
homogeen te maken. Dr. Koert Burger en Ing. Rutger Staffhorst (2002, Department Biochemistry of
Membranes, Center for Biomembranes and Lipid Enzymology, Institute of Biomembranes, Utrecht
University, Utrecht, The Netherlands.) ontdekten dat er tijdens de vries-dooi stappen deeltjes
precipiteerden wanneer het negatief geladen fosfolipide fosfatidylserine (PS) in de membranen werd
-3-
ingebouwd. Daarop verschoof de focus van het onderzoek naar deze nieuwe zelfopbouwende
deeltjes, de cisplatine nanocapsules, die een aantal unieke eigenschappen bleken te bezitten. In
cytotoxiciteitstesten bleek dat de cisplatine nanocapsules zo'n 100 keer effectiever waren in het
doden van humane carcinomacellen dan vrij cisplatine. (zie afb. 1) De cisplatine nanocapsules zijn
daarmee potentieel een veelbelovende formulering voor de behandeling van kanker. (de Kroon &
Hamelers, 2007)
We weten nu dat de cisplatine nanocapsules beter zijn dan gewoon cisplatine. In dit onderzoek gaan
we onderzoeken of cisplatine nanocapsules beter zijn dan chemotherapie of bestraling.
Onze onderzoekvraag luidt dan als volgt:
Wat is de effectiviteit van cisplatine nanocapsules in vergelijking tot chemotherapie of bestraling?
We vermoeden dat de cisplatine nanocapsules inderdaad effectiever zijn dan chemotherapie en
bestraling. Wij denken dit, omdat deze vorm van bestrijding het DNA in de cel zelf aanvalt, waardoor
de cel van binnenuit word uitgeschakeld. Ook vallen de cisplatine nanocapsules de replicatie en
transcriptie van een cel aan, waardoor de cel zich niet kan delen. Dit is veel effectiever dan alleen de
cellen remmen of de cellen doden d.m.v. straling en draagt een kleiner risico voor omliggende
gezonde cellen.
Afbeelding 1: De sterke toename in cytoxiciteit van cisplatine nanocapsules t.o.v. vrij cisplatine zoals
gemeten in celkweek van IGROV-1 humane ovariumcarcinoma cellen. De inzet rechtsboven toont
een 'negative stain' elektronenmicroscopische opname van een nanocapsule. (de Kroon & Hamelers,
2007)
-4-
Tabel 1
Chemotherapie
Hyperthermie
Operatie
Stamceltransplantatie
Hormonale therapie
Immunotherapie
Radiotherapie (bestraling)
Hierbij wordt gebruik gemaakt van cytostatica.
Dit zijn medicijnen die cellen doden of de
celdeling remmen. Na toediening komen de
cytostatica in het bloed terecht. Via het bloed
worden zij door het hele lichaam verspreid en
kunnen zij vrijwel overal in het lichaam
kankercellen bereiken.
Het ‘zieke’ gebied met de kankercellen wordt
verwarmd tot 40 á 45 graden Celsius. Hierdoor
worden de kankercellen verzwakt of zelfs
gedood. ‘Gezonde’ cellen zijn tegen deze
temperatuur bestand. Vaak in combinatie met
chemotherapie of bestraling.
De kankercellen en omgevende ‘gezonde’ cellen
worden operatief verwijderd door een chirurg.
Meestal alleen effectief tegen goedaardige
kanker.
Gezonde stamcellen na een behandeling zoals
chemotherapie of radiotherapie toegevoegd.
Deze behandelingen vernietigen naast zieke
cellen ook gezonde cellen in de beenmergholte.
Daarom worden ná een behandeling met hoge
dosis chemotherapie en/of radiotherapie
gezonde, goedwerkende stamcellen aan de
patiënt toegediend. Dit kunnen stamcellen van
de patiënt zelf zijn of van een donor.
Er worden hormonen toegevoegd aan het
lichaam om de hormoonaanmaak door het
lichaam zelf te remmen. Vooral effectief bij
kanker in geslachtsorganen.
Een behandeling met medicijnen die een
afweerreactie tegen kankercellen stimuleert.
Monoklonale antilichamen zijn medicijnen die de
groei van kankercellen op verschillende
manieren kunnen remmen. Hierdoor kunnen
andere behandelingen makkelijker worden
gemaakt. Vaak wordt immunotherapie in
combinatie met operatie, radiotherapie en/of
chemotherapie gedaan.
De behandeling van kanker door middel van
straling. Het doel is de kankercellen te doden
door ze te bestralen, terwijl de gezonde cellen
zoveel mogelijk gespaard blijven.
-5-
Methode
In dit experiment gaan we onderzoeken of cisplatine in nanocapsules effectiever werkt tegen de
bestrijding van kanker dan de traditionele methodes. We gaan dit doen aan de hand van metingen.
Bij iedere rat in dit experiment is vast gesteld dat het prostaatkanker heeft. De delingssnelheid en
differentiatiegraad van deze tumor is bij de ratten vrijwel hetzelfde.
Benodigdheden
- Een groep van 40 identiek gefokte ratten met prostaatkanker
- Vier kooien met een deur en luikje
- Vier verschillende bakjes
- Voer voor tijdens het onderzoek
- Stift, papier en plakband
- Radiotherapie buis en lampen
- Timer
- Voeding
- 10 infusen
- Cytostatica voor in de infusen
- Cisplatine in nanocapsules
- 90 reageerbuisjes
- Een naald + injectiespuit
- Waterkoker en spatel
- 2 liter kleurstof
- rekjes voor de reageerbuisjes
- cytostatica en medisch plakband
Aanpak
Er moet eerst voor gezorgd worden dat de ratten eerlijk verdeeld worden over 4 verschillende
kooien van 5m bij 5m.
1. Leg de vier kooien vlak langs elkaar. Zorg ervoor dat de deur van de kooien open staat.
2. Stop in elk van de vier bakken 10 ratten.
3. Nummer de kooien van 1t/m4 door een blaadje met het representatieve cijfer op de kooien
te plakken met plakband.
4. Neem nu van elke rat bloed af d.m.v. de injectiespuit te injecteren in de rat. Trek daarna de
pomp uit totdat de spuit voor een achtste deel gevuld is.
5. Stop het bloed in een reageerbuisje, nummer deze met het nummer van de bak waar de rat
uitkomt en zet deze in het rekje met het bijbehorende nummer.
6. Herhaal dit voor alle 40 ratten.
-6-
Deze stappen worden voor het behandelen uitgevoerd en na de aangegeven periodes van het
onderzoek worden de metingen opnieuw uitgevoerd. Dit word als volgt gedaan:
1. De ratten moeten een voor een uit hun kooi gehaald worden. Doe met een hand het kooitje
open en met je andere pak je een rat stevig vast. Zodra je de rat uit de kooi hebt gehaald
word het deurtje weer gesloten (zorg ervoor dat er geen ratten ontsnappen).
2. Leg de rat plat op tafel en hou hem met een hand onderdruk. Pak de naald en druk de pomp
volledig in. Zet de punt van de naald onderaan de rug van de rat en druk die rustig naar
binnen in. Zodra de punt van de naald 0,5 cm naar binnen is gedrongen trek je aan de pomp
totdat die voor een achtste deel vol is. Trek daarna de naald er weer voorzichtig uit.
Stop de rat weer terug in zijn kooi en maak het deurtje weer dicht.
3. Leeg de naald in een reageerbuisje genummerd met het cijfer van de kooi waar de rat
uitkwam en maak deze dicht door aan de bovenkant er een dop op te stoppen.
4. Reinig de naald met demi-water en stop hem met een spatel 10 minuten in kokend water.
Haal de naald er met de spatel weer uit.
5. Herhaal de stappen 1t/m4 met alle ratten uit alle 4 de kooien. Zorg ervoor dat de
reageerbuisjes met het zelfde nummer samen in een rek komen te zitten.
De ratten hebben allemaal prostaatkanker. Om er achter te komen welke methoden het beste werkt
tegen deze vorm van kanker en om een algemene conclusie te kunnen trekken over de effectiviteit
van de nanocapsules zullen we de methodes moeten vergelijken op een identieke situatie.
1. Behandel de ratten uit kooi 1 door ze 3 maanden lang 2 keer per week radiotherapie toe te
dienen. De bestralingen worden gedaan door ze uit het bakje een smalle buis in te lijden. In
deze buis word (nadat de deur dicht gemaakt word en alle ratten uit de kooi in de buis zitten)
straling op los gelaten door de machine aan te zetten. Ze worden 30 minuten behandeld
daarna word de machine uitgezet. De ratten worden terug de kooi in geleid en die wordt
terug op zijn plaats gezet.
2. De ratten uit kooi 2 worden behandelt met chemotherapie. Dit word gedaan door aan elke
rat een infuus met cytostatica te hangen (prik een infuus in de rat en voeg een cytostatica
houdende vloeistof toe). Dit infuus moet stevig vast geplakt worden om het boven lichaam.
Dit zakje wordt twee keer per dag gevuld voor drie maanden lang.
3. De ratten uit kooi 3 krijgen bundeltjes van cisplatine moleculen omhuld in nanocapsules aan
hun voedsel toegevoegd. Deze worden dan in het voedsel verwerkt. De ratten krijgen 3 keer
per dag voedsel met de cisplatine nanocapsules voor 3 maanden lang.
4. De ratten uit kooi 4 worden niet behandeld. Ze krijgen standaard voedsel en worden op
dezelfde manier onderhouden als de ratten uit de andere kooien.
Na de behandeling word weer bloed genomen(zie boven aan de pagina). Hierna start het
onderzoeken van de buisjes. Het onderzoeken moet zorgvuldig gebeuren. Ga als volgt te werk:
1. Haal een buisje met ratten bloed uit het rek en voeg kleurstof toe dat zich aan de
kankercellen alleen bind. Dit doe je ook met het buisje van hetzelfde rat na de behandeling.
Bestudeer het percentage kankercellen dat nog aanwezig is in het bloed na de behandeling.
Noteer het verschil op het papier.
2. Herhaal stap 1 voor alle buisjes.
-7-
Er moet worden opgepast voor zwangerschappen. Zodra een rat zwanger wordt, wordt deze uit de
groep verwijderd en maakt het niet meer deel uit van het experiment. Ook moet er hetzelfde aantal
uit de andere kooien worden gehaald om het totaal aantal gelijk te houden.
Resultaten moeten worden weergegeven in een tabel. Het verschil tussen de buisjes voor en na de
behandeling worden gebruikt als maatstaaf. Een voorbeeld is hier onder te vinden:
Kooi van de
ratten
1
2
3
4
Verschil tussen
100% en 50%
Verschil tussen
50% en 35%
-8-
Verschil tussen
35% en 20%
Verschil tussen
20% en 0%
Bibliografie
Afbeelding titelblad opgehaald van www.wetenschap24.nl/nieuws/artikelen/2012/nov/Opcellenjacht.html
de Kroon, T. I., & Hamelers, I. H. (2007, Augustus 11). Nanocapsules: een nieuwe formulering voor
platinahoudende medicijnen tegen kanker. Nanomedicines , pp. 18-23.
Hordijk, M. (2008, Februari 04). Kanker, wat is het? Gezondheidsnet .
Kapma, S., Leschot, N., & Aal, C. (2005, Januari 14). DNA-diagnostiek bij erfelijke kanker: het belang
van betrouwbare familiegegevens. Nederlands Tijdschrift voor Geneeskunde , 2005 (2), pp. 57-60.
KWF Kankerbestrijding Behandeling. (sd). Opgehaald van KWF Kankerbestrijding:
http://kanker.kwfkankerbestrijding.nl/Behandelingen/Pages/default.aspx
Menko, F., Ligtenberg, M., Brouwer, T., Hahn, D., & Ausems, M. (2007, Februari 04). DNA-diagnostiek
naar erfelijke aanleg voor tumoren. Nederlands Tijdschrift voor Geneeskunde , 2007, p. 8.
Yang, H. e. (2010, September 13). Hoe asbest kanker veroorzaakt. Opgehaald van Asbestslachtoffers:
www.asbestslachtoffers.nl/PrimoSite/show.do?ctx=145975,287115,483375
-9-