Hoe ziet kanker eruit? Chemicus Dr. Fijs van Leeuwen laat twee plaatjes zien. De eerste is een opname uit een scanner van de nucleaire geneeskunde waarin een patiënt ligt die een radioactief papje kreeg ingespoten. De patiënt zelf is doorzichtig in de opname, maar de uitzaaiingen zijn als zwarte paddenstoelen over zijn lichaam verspreid. Een chirurg die wil opereren, kan op zo’n plaatje goed zien waar hij moet zijn.
Het tweede plaatje is een foto. Van Leeuwen: ‘Een chirurg zei dat ik toch ook eens moest kijken hoe zo’n operatie er in het echt uitziet.’
Het lichaam van de patiënt ligt open, er zijn organen zichtbaar, vetweefsel en bloed. D’r zal best ergens een tumor inzitten, maar het vinden daarvan zou net zoiets zijn als het opsporen van een kapotgekookte aardbei in een bord spaghetti à la bolognese. Maar dan spaghetti die doodgaat als je te hard roert.
De radioactieve stof die het eerste plaatje helpt maken, zorgt er ook voor dat de chirurg aan het getik van een stralingsdetector kan horen waar de tumor zit. Ideaal is dat niet.
Van Leeuwen: ‘In de operatiekamer wil je iets wat je kunt zien; iets wat licht geeft.’ Ook daar zorgen hij en zijn collega’s voor. De Leidse onderzoekers specialiseren zich in het ontwikkelen van stoffen die je in tumoren inspuit, die zowel radioactief zijn als fluorescent. Fluorescentie is het verschijnsel waarbij een materiaal licht opvangt, en licht van een andere kleur uitzendt. Wat witte T-shirts doen onder een black light, bijvoorbeeld.
Het grote probleem van kanker is dat het uitzaait. Een kankercel maakt zich los van de tumor, en gaat aan de wandel door de lymfevaten; normaal gesproken het transportstelsel voor het immuunsysteem. De artsen willen dus niet alleen weten waar de primaire tumor zit, ze willen ook weten wat de eerste lymfeknoop is waar eventuele metastasen uit die tumor naartoe zouden vertrekken. Die halen ze uit het lichaam, en spitten ze onder de microscoop door op uitgezaaide kankercellen.
Om die eerste lymfeknoop – de poortwachterklier – zichtbaar te maken, gebruiken Van Leeuwen en co verschillende stoffen. In het vakblad Biomaterials beschrijft hij de meest recente versies.
Om die poortwachterklier te vinden, kun je in principe ook gewoon een fluorescent verfje in de tumor spuiten. De verfstof komt dan wel uit bij de lymfeknoop, maar spoelt er vrij snel weer doorheen.
Om een scan te kunnen maken waarop de chirurg zijn ingreep kan plannen, moet je iets hebben dat zich daar ophoopt. Daarom knoopt Van Leeuwen de verf vast aan het eiwit albumine, dat van nature in bloed voorkomt en daar ook al dient als transportmiddel. ‘Daarmee maakten we de stap van dat plaatje dat ik je aan het begin liet zien, naar de operatiekamer.’
In een filmpje laat hij zien hoe dat werkt: de chirurg bedient met joysticks een operatierobot. Voorzichtig wroeten de klauwtjes door het spaghettilandschap, tot ze bij een groen oplichtend bolletje komen. Een poortwachterklier, verduidelijkt de onderzoeker.
‘Ik ben gepromoveerd aan een instituut voor nanotechnologie. Het van nature voorkomende nanodeeltje albumine is in die wereld helemaal niet sexy. Desondanks wordt het in radioactieve vorm al meer dan twintig jaar succesvol gebruikt voor beeldvorming in patiënten, onder meer om poortwachterklieren zichtbaar te maken. Onze vraag was: wat kun je er nou nog meer mee?
‘De volgende stap is dat we de albumine-verf-verbindingen die we nu in patienten gebruiken voor poortwachterklierdetectie ook targeten.’
Eén van de verfstoffen die hij gebruikt, het poëtisch genaamde IR783, heeft een chemisch staartje waaraan hij nog meer scheikundige verbindingen kan vastplakken. Stoffen die specifiek binden aan stoffen die in lymfeknopen voorkomen, bijvoorbeeld. Of aan stoffen die je voornamelijk aan het oppervlakte van kankercellen vindt. ‘Peptiden – kleine, eiwitachtige verbindingen, zijn hiervoor chemisch gezien handiger dan antilichaampjes, die je in een dier moet maken.’
Wie een compleet nieuwe fluorescente verbinding opbouwt uit het niets, moet nog maar hopen dat die niet hartstikke giftig is. Voor deze stof zijn de vooruitzichten gunstiger. Albumine is goedgekeurd voor gebruik in patiënten, en de fluorescerende verfstof ook, maar de groepen waarmee die twee aan kanker- of lymfestelselcellen moeten binden zijn dat nog niet. Juist omdat de eerste twee gedeeltes al oké bevonden zijn, is Van Leeuwen optimistisch over de goedkeuring voor zijn stoffen als geheel.
In hun Biomaterials-artikel beschrijven Van Leeuwen en zijn coauteurs zorgvuldig de lichtgevende eigenschappen en werking van hun verbindingen.
Hij benadrukt echter dat hij er niet alleen is om mooie scheikunde te bedrijven. ‘Je wil de grens op blijven zoeken van wat nieuw is, maar in de toekomst moet de patiënt er wel wat aan hebben.’