Nieuwe technieken in stijd tegen kanker

Engelse kankerspecialisten zijn bezig nieuwe technieken te ontwikkelen voor het onderzoek naar en de bestrijding van allerlei vormen van kanker. Het onderzoek spitst zich toe op de vraag welke genen bij welke kankersoorten een rol spelen. Voor de bestrijding van kanker wil men op termijn een uitermate krachtige laser voor de splitsing van atoomkernen gaan inzetten ten behoeve van bestraling met positronen (positief geladen elektronen) en protonen (kerndeeltjes).

GPD

Diverse instituten zijn bij de nieuwe ontwikkelingen betrokken: het Londense Instituut voor Kanker Onderzoek (ICR), het ook in Londen gevestigde Imperial College, de universiteit van Glasgow en het Rutherford-Appleton Laboratorium nabij Oxford.

Eind augustus werd, als onderdeel van het ICR, het Male Cancer Research Centre (MCRC) officieel in gebruik genomen. Het MCRC richt zich hoofdzakelijk op het onderzoek van prostaatkanker en daarmee in verband staande soorten kanker en wat dat betreft is het het eerste onderzoekscentrum dat in Europa werd opgericht. Prostaatkanker is na longkanker de meest voorkomende vorm van kanker bij mannen. Vorig jaar werd bij meer dan 22.000 mannen in Engeland prostaatkanker vastgesteld.

"Het ziet ernaar uit dat dat aantal over ruim vijftien jaar verdubbeld zal zijn," zegt dr. Janet Shipley, leider van het MCRC-team. "Dat aantal zal dan naar verwachting groter zijn dan het aantal longkankergevallen. In ons nieuwe onderzoekscentrum concentreren we ons vooral op de vraag welke erfelijkheidsfactoren een rol spelen bij zowel het ontstaan als op verdere ontwikkeling van specifieke tumoren zoals prostaatkanker en hieraan gerelateerde soorten zoals teelbalkanker."

Shipley en haar team willen met dit onderzoek zien te bereiken dat deze kwaadaardige vormen van kanker, die in een later ontwikkelingsstadium meestal de dood tot gevolg hebben, zo vroeg mogelijk kunnen worden aangetoond. "Als we in het beginstadium met de behandeling kunnen starten, is meer dan 90 procent van deze soort carcinomen te genezen," verwacht Shipley. Bij het onderzoek zullen ook andere gegevens van patiënten worden betrokken zoals leef- en eetpatronen en het woon- en werkmilieu. Van geheel andere aard is de ontwikkeling in de overige eerder genoemde instituten. Onder leiding van professor Ken Ledingham, verbonden aan de universiteit van Glasgow, onderzoekt men de mogelijkheden om protontherapie en positron emissie tomografie (pet) bij de bestrijding en behandeling van kanker door tussenkomst van een zeer krachtige laser uit te voeren.

"Nu is dat alleen mogelijk in behandelingscentra die de beschikking hebben over een cyclotron," aldus Ledingham. Een cyclotron, waarvan het eerste exemplaar precies 70 jaar geleden werd gebouwd, is een deeltjesversneller om enerzijds zeer hoge energieniveaus te bereiken en waarin anderzijds deeltjes kunnen worden gevormd zoals kort'levende' radioactieve isotopen die bij de pet gebruikt worden. De hedendaagse cyclotrons die voor dit doel gebruikt worden, zijn enorm groot en dus nauwelijks verplaatsbaar. Dertien jaar geleden las professor Ledingham, toen nog kernfysicus aan het Rutherford-Appleton Laboratorium (RAL), een artikel van de hand van onderzoekers die erin waren geslaagd uraniumkernen te splijten met een buitengewoon krachtige laser in plaats van met, zoals te doen gebruikelijk, snelle neutronen. Splijting van zware atoomkernen (zoals die van uranium) levert ook kortlevende radioactieve isotopen op.

Ledingham vroeg zich daarom af of de kernsplitsing met laser toegepast kon worden voor de radiotherapie met protonen en positronen. En dan bij voorkeur met verplaatsbare lasers. Het probleem is echter net als bij de cyclotrons: de noodzakelijke opstellingen zijn te groot en te zwaar. Zo'n opstelling bevindt zich al sinds jaren in het RAL: de Vulcanlaser, de op drie na krachtigste ter wereld. In februari 2000 lukte het Ledingham en zijn collega's van het RAL en het Imperial College om met Vulcan de gewenste isotopen te produceren. Zij toonden daarmee aan dat krachtige lasers in principe kunnen worden ingezet voor pet en protontherapie.

"Het enorme stroomverbruik van de Vulcan en zijn onverplaatsbaarheid vormen nog te overwinnen problemen," zegt Ledingham. "Wil je zware atoomkernen splijten, dan is een laser nodig met een primaire energiebron gelijk aan de totale energie-output van de Verenigde Staten. Die energie moet geconcentreerd worden in een punt vijf keer kleiner dan de dikte van een mensenhaar. Daarnaast willen we dat bereiken met een veel kleinere, dus redelijk verplaatsbare laser."

Lijkt onoverkomelijk maar men heeft goede hoop een tabletop-versie (vrij vertaald: een versie die op een groot tafelblad zou passen) van de Vulcanreus te kunnen ontwikkelen. "Laservermogen bestaat in feite uit optische energie gedeeld door de tijd waarin die energie werkzaam is," legt Ledingham uit. "Ze ontlenen hun formidabele output aan extreem korte lichtpulsen. De Vulcanpulsen duren elk één biljoenste seconde en wij willen die in onze tabletop-versie nog twintig keer korter maken. Het aantal pulsen neemt dus een gelijk aantal malen toe en al met al hebben we veel minder energie nodig om bijna hetzelfde effect als met de Vulcanlaser te bereiken." Volgens Ledingham verkeren de daarvoor vereiste versterkingstechnieken, chirped pulse amplification (cpa) en optical parameter amplification (opa), nog in ontwikkeling. "Tal van kankerspecialisten willen dat we de tabletoplaser bij wijze van spreken gisteren al klaar hadden," zegt Ledingham. "Gezien de grote voordelen van zo'n systeem is dat begrijpelijk. Maar we hebben nog zo'n drie jaar van onderzoek nodig. Zeker met dit soort zaken moeten we heel zeker van onze zaak zijn. Die drie jaar hebben we hard nodig."