Verrassing: nanodeeltjes nekken DNA

Piepkleine metalen nanodeeltjes die uit botimplantaten lekken blijken schadelijk voor het lichaam. Dat schrijven onderzoekers vandaag in het tijdschrift Nature Nanotechnology. Bijzonder is dat de wetenschappers ontdekten dat de nanodeeltjes cellen kapotmaken zonder ze binnen te dringen. Een verrassing, want niemand wist dat nanodeeltjes op afstand schade konden aanrichten.

Wanneer chirurgen een bot aan elkaar zetten, gebruiken ze roestvrije staven en pinnen om het bot op zijn plek te houden. Een combinatie van kobalt en chroom is bijvoorbeeld roestvrij – maar van deze botimplantaten is al enkele jaren duidelijk dat ze soms een klein beetje giftig zijn.

Een groep onderzoekers uit Groot-Brittannië vermoedde dat de giftigheid werd veroorzaakt doordat kleine deeltjes uit het metaal lekten. Om te onderzoeken of dat waar zou kunnen zijn, bootsten de wetenschappers het lekken van een kobalt-chroom-botimplantaat in het laboratorium na. Daarvoor gebruikten ze superkleine kobalt-chroom-deeltjes – zo klein dat ze het predikaat nanodeeltje verdienen – en legden deze deeltjes in de buurt van een kweekje menselijke cellen. De mensencellen die in contact kwamen met de nanodeeltjes, liepen DNA-schade op.

Alsof de DNA-schade zelf nog niet erg genoeg was, stuitten de Britten op iets geks. Toen de onderzoekers zeker wilden weten of de kobalt-chroom-deeltjes ergens tussen het DNA terecht waren gekomen en daar de boel verpestten, bleken ze daar helemaal niet te zijn. In plaats daarvan hingen de nanodeeltjes gewoon buiten de cellen, te luieren, alsof er niets aan de hand was – maar intussen liepen de cellen wél DNA-schade op.

Een precieze verklaring voor hoe de nanodeeltjes op afstand DNA kapot kunnen maken hebben de wetenschappers niet. Ze denken dat de nanodeeltjes de menselijke cellen erin luizen om zelf giftige stoffen maken waaraan het DNA stukgaat. De Britten kregen dat vermoeden nadat ze erachter kwamen dat ze de DNA-schade konden remmen met medicijnen die op de cellen en niet de nanodeeltjes aangrepen.

De middelen die de wetenschappers toedienden werkten in op kleine kanaaltjes aan de randen van de cel, die op hun beurt de energiehuishouding in de cel doen overkoken met DNA-schade als gevolg – om precies te zijn ontstaat er een overschot van het energiemolecuul ATP. Zonder ATP sterft een cel binnen enkele seconden, maar teveel ATP legt de boel lam.

Hoewel de onderzoekers benadrukken dat bovenstaand idee nog niet bewezen is, staat het nu wel buiten kijf dat metalen nanodeeltjes uit botimplantaten niet goed voor het menselijk lichaam zijn. Dat is niet alleen een waarschuwing voor het gebruik van botimplantaten, maar ook voor het gebruik van andere nanodeeltjes als medicijn. Daarvan weten we bijvoorbeeld niet of ze DNA op afstand kapot maken – maar testjes hiervoor mogen best een vaste prik in nanodeeltjesonderzoek worden.

www.kennislink.nl