Nanocomputer speelt doktertje

[pindakaas]

Een miniatuurcomputer van biologische moleculen detecteert kanker, stelt de diagnose en maakt medicijnen. Nu nog in een reageerbuisje, maar onderzoekers zien de medicijnen van de toekomst al voor zich. Die dringen door tot in de lichaamscellen en pakken kanker en andere ziekten vroegtijdig en bij de bron aan.

DNA detecteert en ‘behandelt’ kanker
woensdag 28 april 2004

Een nanocomputer die zelfstandig doktertje speelt in het lichaam. DNA-moleculen de lichaamscellen binnendringen, daar tekenen van ziekte herkennen, de diagnose stellen, medicijnen toedienen en aan de genexpressie sleutelen. Het klinkt prachtig en eng tegelijk, als goede science fiction. Maar de eerste stap is wel degelijk gezet.

Een voorloper van zo’n miniatuurdokter herkende in een reageerbuis verschillende signalen van kankercellen. En diende daarop medicijnen toe. Prof. Ehud Shapiro van het Weizmann Instituut in Israel presenteerde zijn ‘dokter van de toekomst’ vandaag in het tijdschrift Nature en op een symposium in Brussel, waar Nobelprijswinnaars en andere wetenschappers hun toekomstvisie van de levenswetenschappen schetsten.

Moleculaire computers zijn al een tijdje ‘hot’. Oorspronkelijk hoopten wetenschappers er ingewikkelde problemen mee te kraken, maar het bleek al snel dat je daarvoor echt beter een ouderwetse elektronische computer kunt laten ratelen. “We richten ons nu op toepassingen die onmogelijk zijn voor gewone computers,” zegt Shapiro, die het afgelopen jaar nog het Guinness Book of Records haalde met een biologische rekenmachine, de kleinste computer ooit. “Gewone computers kunnen bijvoorbeeld niet in het lichaam zelf moleculaire signalen van ziekte detecteren. Het materiaal van de computer verschilt daarvoor teveel van het lichaam.”

Zo niet de moleculaire computer die Shapiro’s groep nu ontwikkelde. Die bestaat geheel uit biologisch materiaal (DNA en enzymen) en zou daarom direct met levend weefsel communiceren. Shapiro: “Bovendien zijn ze zo klein, dat ze met gemak in een lichaamscel passen.” Ziedaar de arts van de toekomst.

Vooralsnog is de nanodokter niet vrijgelaten in het menselijk lichaam, maar in een reageerbuisje met zout water. Eén versie werd voorgeprogrammeerd op prostaatkanker, een andere op een vorm van longkanker. Beide versies herkenden met succes de signalen van kanker. DNA-strengen gaven vervolgens de diagnose weer door van vorm te veranderen, waarop andere onderdelen van de biologische computers hun medicijn produceerden.

Het medicijn van de biodokter bestaat uit antisense-DNA. Dat zou zich in levende cellen op strategische plekken aan het erfelijk materiaal hechten en zo kankercellen uitschakelen.

Shapiro ziet het helemaal zitten. “Ooit zal onze medische computer misschien via de bloedbaan door het lichaam verspreid worden, zodat het zelfstandig ziekten kan opsporen. Het zou één enkele kankercel herkennen en vernietigen, nog voordat een tumor ontstaat. Zelfs bij vergevorderde kanker zou zo’n behandeling iedere uitzaaiing voorkomen en de ziekte een halt toeroepen.” Vroegtijdig en bij de bron aanpakken versus achteraf tumoren wegsnijden en het hele lichaam beschadigen met chemokuur of bestraling.

De kwaliteiten die mogelijke nanodokter van de toekomst zo fantastisch maken, maken hem tegelijk zo eng. Want wie wil nu zo’n ongeleid projectiel in zijn lichaam dat op eigen houtje medicijnen toedient en aan het erfelijk materiaal rommelt?

Maar toekomstdroom of schrikbeeld, voorlopig blijft het toch science fiction, weet ook Shapiro. Voor het zover is, moeten namelijk vele barrières geslecht worden. “Het lichaam is geen schone zoutoplossing, maar bevat talloze actieve stoffen die de prototype computer kunnen aantasten. En andersom zou onze computer die lichaamsonderdelen kunnen beschadigen."

"Voor zo’n moleculaire computer volkomen veilig, stabiel en goedgekeurd is, zijn we vele aanpassingen en tientallen jaren onderzoek verder." Als het al ooit lukt. In het tijdschrift Nature schrijven Shapiro en collega's echter trots: ‘Proof of Principle’ – ofwel Wij Bewijzen: In Principe Kan Het.