Van penicilline tot personalized medicine

Dit artikel werd eerder gepubliceerd in Artsenkrant.

Een van de grootste sprongen voorwaarts in de ontwikkeling van geneesmiddelen was de ontdekking van penicilline in de 20ste eeuw, het eerste antibioticum. Nu, 100 jaar, later staan we weer aan de vooravond van een revolutie in de geneeskunde, namelijk geneesmiddelen op basis van gen- of celtherapie. Bij gentherapie wordt genetisch materiaal in een patiëntencel ingebracht; bij celtherapie wordt een genetisch-gemodificeerde cel ingebracht. De gewijzigde cel wordt bijvoorbeeld geprogrammeerd om een kankercel aan te vallen of om een ontbrekend eiwit aan te maken. Een soort van biologische software dus.

Cel- en gentherapieën zijn supertherapieën die enorm krachtig en precies werken. Traditionele medicijnen, veelal gebaseerd op molecules, zijn veel minder specifiek en veel minder adaptief. In cel- en gentherapie kan je een cel de opdracht geven om heel specifiek op een bepaalde plaats een taak te vervullen. Bij een van de bekendste celtherapieën voor kanker, de CAR-T therapie, worden de eigen T-cellen –een type immuuncellen– van een patiënt gewijzigd en geprogrammeerd om kankercellen op te sporen en te vernietigen. Dit soort therapieën zijn erg patiëntspecifiek en maken deel uit van gepersonaliseerde geneeskunde (‘personalized medicine’) waar de traditionele geneeskunde naar evolueert.

En het zijn mirakelmedicijnen! Bij CAR-T therapie bijvoorbeeld, gaat bijna 90% van de patiënten in volledige remissie. Dat is een veel beter resultaat dan bij klassieke chemotherapie. Niet 100%, want de effectiviteit is sterk afhankelijk van het staal van T-cellen dat je van de patiënt kan nemen. Je vertrekt van T-cellen van zieke patiënten, en die cellen zijn na herhaaldelijke chemotherapie en stamceltransplantaties meestal niet optimaal meer.

Medicijnen op basis van cel- en gentherapie bestaan vandaag al, maar in relatief beperkte mate. Dat komt omdat ze grootteordes moeilijker zijn om te ontwikkelen, en omdat de productie ervan kampt met drie fundamentele problemen. Ten eerste, de kost. De totale kost van een CAR-T kankerbehandeling loopt al gauw op tot 1 miljoen euro per patiënt. Deze kost is een belangrijke factor die de bredere toepassing van deze therapie tegenhoudt. Die moet dus absoluut omlaag. Ten tweede, de veiligheid. Je selecteert en programmeert cellen van een patiënt en daar moet je heel precies in zijn. Dat dit al eens fout kan gaan is pijnlijk duidelijk geworden in een bekende studie waar per ongeluk één kankercel gemodificeerd en ingebracht werd. Ten derde, de werkingskracht. Bij een typische CAR-T therapie breng je 40 à 100 miljoen cellen in, maar daarvan hoeven er slechts enkele al het werk doen. In een andere bekende studie werd het volledige therapeutische effect zelfs door één enkele cel bereikt. Dit is de keerzijde van de medaille en toont enerzijds de kracht van de therapie, maar anderzijds ook dat het aantal cellen dat toegediend moet worden nu veel hoger is dan nodig.

Bij de optimalisatie van de productie kan nanotechnologie echt een verschil maken en deze geavanceerde therapieën een boost geven. De speerpunten van nanotechnologie zijn precisie en schaalbaarheid. Als je enkele cellen uit 100 miljoen moet selecteren voor toediening, mag je daarin geen fouten maken. Detectie- en sorteersystemen op basis van chiptechnologie met hoge verwerkingscapaciteit zouden daar nuttig voor zijn. Deze systemen zullen toelaten om zeer precieze metingen te doen op verschillende kandidaatcellen tegelijkertijd, en om in detail na te gaan wat het effect van een gemodificeerde cel precies zal hebben in het lichaam van de patiënt. Chiptechnologie zal er ook voor zorgen dat je cellen veel preciezer kan programmeren. Het resultaat is dan dat je veel minder –maar wel de juiste– cellen zal moeten toedienen, die een groter effect zullen hebben. Uiteindelijk zal daardoor de veiligheid verbeteren en de kost verlagen.  

De pijnpunten in de productie van deze cel- en gentherapieën worden erg serieus genomen. De Amerikaanse startup Resilience heeft zelfs 800 miljoen dollar opgehaald om hierop te werken. De weg is lang –het zal waarschijnlijk 10 jaar duren voor de patiënt de impact ervan voelt– en er zijn nog veel onzekerheden. Toch zijn twee zaken voor mij heel duidelijk: het lijdt geen twijfel dat deze therapieën eraan zitten komen en dat nanotechnologie hierin een cruciale rol zal spelen.