Motivatie
Ik ben vijfdejaars student Farmacie aan de Universiteit van Utrecht en een jaar geleden had ik een onderzoeksstage van 6 maanden voor de boeg. In het voorjaar van 2008 volgde ik daar een cursus genaamd ‘Advanced Drug Delivery’. Het project wat ik daarbinnen uitvoerde, richtte zich op het ‘verpakken’ van prednison in liposomen teneinde de eigenschappen van deze stof te verbeteren. Deze vooruitstrevende gedachte sprak mij ontzettend aan, want tegenwoordig richt het geneesmiddelonderzoek zich steeds meer op het verbeteren van huidige geneesmiddelen en het ontwikkelen van complexe medicatie, vergeleken met enkele decennia terug. Tegelijkertijd werd ik zeer enthousiast na het horen van de ervaringen van twee studenten, die hun onderzoeksstage verricht hadden aan het British Columbia Cancer Research Centre binnen het Department of Advanced Therapeutics, in Vancouver, Canada.
 
Ik wist al dat ik  zeer graag onderzoek wilde doen naar kanker, een ziekte die zovelen treft maar daardoor ook zo interessant is voor researchers. De combinatie van kankeronderzoek en vooruitstrevende geneesmiddelen was perfect en de onderzoeksstage is tevens een uitstekende mogelijkheid om dit het buitenland te doen. Het genoemde departement is daarbij wereldwijd zeer gerenommeerd, een uitstekende kans dus die ik niet wilde laten schieten. Via prof. Dr. G. Storm ben ik in direct contact gekomen met het hoofd van het departement, die blij was dat er weer een Nederlandse student Farmacie onderzoek wilde komen doen in zijn laboratorium. Hij heeft mij vervolgens een onderzoeksvoorstel gedaan. Tenslotte leek een verblijf in Canada, het land van de ontelbare bergen, bossen en meren, mij ook niet bepaald onaantrekkelijk.
 
Verloop
Eind augustus 2008 arriveerde ik in Vancouver, een echte Noord-Amerikaanse stad, maar met een zeer vriendelijke atmosfeer. Na een week in een gezellig hostel te hebben verbleven, mocht ik mij voor het eerst melden in het BC Cancer Research Centre. Dit bleek te zijn gevestigd in een gloednieuw gebouw met zeer moderne laboratoria, waar die van Advanced Therapeutics er 1 van is. De ontvangst was hartelijk en verrassend amicaal en een rondleiding door het laboratorium volgde. Mede hierdoor stond ik te trappelen om te beginnen. Er stond mij echter een verrassing te wachten: ik moest eerst met succes meerdere cursussen afleggen om in het lab te mogen werken. Dit betekende dus: terug de boeken in en examens doen…

Nadat dit alles achter de rug was kon ik gelukkig snel beginnen. Wat daarbij direct in het oog sprong is de vrijheid die ik kreeg in het onderzoek; er was veel ruimte voor discussies en nieuwe ideeën van de kant van de student en ik mocht zelf bepalen wanneer ik werkte. Niet verrassend had ik bij aanvang zeer beperkte ervaring met onderzoekstechnieken. Gelukkig waren mijn collega’s erg behulpzaam en tegelijkertijd zeer professioneel bezig met hun vak, zodat ik niet tussen wal en schip viel. De sfeer was altijd losjes en er werkten behoorlijk wat jonge studenten in het lab, met welke ik ook menig avond heb kunnen doorbrengen (dat is dus BUITEN het lab). Langzaam maar zeker leerde ik steeds meer technieken en zelfstandiger werken, en hoewel experimenten soms eindeloos herhaald moeten worden,  heb ik toch een grote variëteit aan technieken mogen verkennen. Het laboratorium heeft zeer moderne apparatuur en ook een eigen dieronderzoekscentrum.
 
Vancouver is een geweldige stad voor studenten om te wonen en te werken. Het leven is niet goedkoop, maar ‘worth every penny’. Gastheer voor de Olympische Spelen, de derde filmstad  na LA en Cannes, noem maar op. Voor mij was echter de omgeving het hoogtepunt van Vancouver als stad; ik denk niet dat er een andere stad is waar zoveel outdoor activiteiten zo ontzettend dichtbij zijn. Vrijwel iedereen is sportief en mijn weekenden waren dus propvol gevuld met fantastische trips.

Beschrijving van het onderzoek
Colonkanker is de nummer drie kanker van de wereld en claimt wereldwijd jaarlijks 500.000 levens. Morbiditeit en mortaliteit komen vrijwel overeen.  5-Fluorouracil (5-FU) is al decennia lang de ruggengraat in de behandeling, en hoewel effectief, er is duidelijk verbetering noodzakelijk. In ‘mijn’ laboratorium is een nieuwe formulering van een veelgebruikt geneesmiddel, irinotecan, ontwikkeld, genaamd Irinophore C™. Hierbij wordt irinotecan actief in een liposoomformulering ‘geladen’. In verscheidene modellen bleek deze formulering vele malen effectiever dan irinotecan, met een sterk verlengde circulatietijd. Daarnaast bleek het effecten te hebben op de bloedvatstructuur in de tumor. Tenslotte leidde toediening van een secundair cytotoxicum na een 6-weekse behandeling met Irinophore C™ tot verhoogde concentraties in de tumor, mogelijk leidende tot verhoogde effectiviteit van eerstgenoemde.
 
Deze hoopgevende resultaten vormden de basis voor mijn onderzoek. De combinatie van 5-FU met Irinophore C™ stond hierin centraal. De belangrijkste vraagstukken waren (a) of deze synergistisch werken in vitro en in vivo, (b) binnen welk timeframe behandeling met Irinophore C™ leidt tot verhoogde perfusie en secundaire drug concentraties in de tumor in vivo en (c) welke veranderingen in met name bloedvatstructuur teweeg worden gebracht.

Allereerst heb ik cytotoxiciteitsassays uitgevoerd (in vitro) in twee colonkanker cellijnen, waarbij de IC10, IC50 en IC90 concentraties van irinotecan en 5-FU werden bepaald. Vervolgens heb ik deze concentraties gecombineerd om te onderzoekenof er sprake was van een synergistisch effect. Dit bleek inderdaad het geval te zijn. Vervolgens heb ik een ratio gekozen waarbij het effect het grootst was en heb ik die verhouding gebruikt om Irinophore C™ te testen in combinatie met 5-FU in een diermodel (HT-29 xenografts). Irinophore C™ was zoals verwacht zeer effectief in het remmen van d tumorgroei, maar 5-FU had geen additioneel effect. Dit benadrukt de enorme verschillen tussen een 96-well plate en een dynamisch diermodel.

In een andere dierstudie werd na behandeling met 3-H en fluorescente dye-gelabeled Irinophore C™ op verschillende dagen 14-C gelabeld 5-FU toegediend evenals een perfusiemarker (doorbloeding) waarna de tumoren werden verzameld. De accumulatie van 5-FU werd gekwantificeerd en tumor secties werden ‘gestained’ voor CD31 (endotheelcellen) en apoptose van de tumorcellen (TUNEL assay) en cell nuclei. Met een fluorescence microscoop werden scans gemaakt van de gehele secties, waarbij alle fluorescente aspecten werden gevisualiseerd. Met computer software was ik in staat met een intensieve analyse deze te kwantificeren. Tenslotte gaf staining met haematoxyline en eosine (H&E) informatie over de morfologie  van de tumor.

Behandeling met Irinophore C™ resulteerde na 2 en 3 weken in een circa 2,5 maal verhoogde accumulatie van de secundair toegediende 5-FU in de tumor. Ook Irinophore C™ zelf accumuleerde significant. De tumoren vertoonden significant verhoogde perfusiewaarden (doorbloeding) en tumor cellen in staat van apoptose. Irinophore C™ vergrootte de interstitiele ruimte tussen de kankercellen. Een andere interessante observatie was dat de CD31 dichtheid (bloedvaten) leek af te nemen gedurende de eerste week van behandeling, maar daarna toenam, hetgeen een indicatie is dat Irinophore C™ mogelijk een specifiek effect op endotheelcellen heeft.

Het exacte werkingsmechanisme moet nog opgehelderd worden, maar de effectiviteit van Irinophore C™ zelf, de verhoogde accumulatie van een secundair toegediende cytotoxicum en de dramatische effecten op de morfologie en bloedvatstructuur van de tumor maken Irinophore C™ een zeer attractieve kandidaat voor toekomstige (combinatie) behandeling van colonkanker. Irinophore C™ wordt nu getest in een fase I clinical trial in Vancouver.
 
Conclusie
Door deze onderzoeksstage heb ik een vrachtwagenlading onderzoekservaring op mogen doen en daarnaast mijn academische attitude kunnen ontwikkelen. Deze verrijking was niet mogelijk geweest zonder de financiële steun van de Saal van Zwanenbergstichting, waarvoor ik zeer dankbaar ben.