Vorige week, Amerikaanse techgiganten Google maakte een plons in de media, plannen aankondigen om nieuwe 'ziektedetecterende magnetische nanodeeltjes' te ontwikkelen. Dit werd bijna algemeen toegejuicht – tenslotte proberen ziekten eerder op te sporen is iets waar veel onderzoeksorganisaties zich op richten, inclusief de onze.

Maar toen we probeerden dieper in te gaan op de details achter het verhaal, dingen bleven vrij licht over de werkelijke context en details. Dus spraken we met professor Duncan Graham - een in het VK gevestigde nanowetenschapper van de Universiteit van Strathclyde en deskundig adviseur van Cancer Research UK - om zijn mening over de aankondiging te krijgen.

Wat is een nanodeeltje?

"De technische definitie is dat een nanodeeltje een object is dat minder dan 100 nanometer breed is langs een van zijn randen, " Professor Graham vertelde ons. Een nanometer is een duizendste van een duizendste millimeter. Met andere woorden, het is klein.

Op die schaal, dingen gedragen zich anders. "Je krijgt een andere biologie, scheikunde en natuurkunde dan met grotere dingen. En dat is heel aantrekkelijk voor wetenschappers."

"Nanodeeltjes kunnen van alles gemaakt zijn - ze kunnen van metaal zijn, biologisch, of anorganisch, en ze zijn er in allerlei verschillende soorten en maten, " hij zei.

Daardoor hebben ze verschillende herkomsten. Sommige komen van nature voor – bijvoorbeeld in roet – terwijl andere in het laboratorium kunnen worden gemaakt, soms van complexe biologische moleculen.

Zijn zij nieuw?

"Nee, " zegt Graham. "Nanodeeltjes bestaan ​​al eeuwen. Oude kunst heeft nanodeeltjes gebruikt. Ze zitten in gebrandschilderde ramen. De Lycurgus Cup in het British Museum ziet er zo magisch uit omdat hij is gemaakt van glas met gouden nanodeeltjes.

"En meer onmiddellijk, ze worden al gebruikt in medische detectoren, bijvoorbeeld de zwangerschapstesten die u zonder recept koopt, gebruiken gouden nanodeeltjes die aan antilichamen zijn bevestigd. Ze zijn echt niets nieuws, hoewel ze ongelooflijk interessant zijn voor onderzoekers."

Een ander alomtegenwoordig gebruik is in antimicrobiële producten, die suspensies van zilveren nanodeeltjes kunnen bevatten (maar drink ze niet - je wordt blauw).

Waarom zijn ze goed voor medische detectie?

"Nanodeeltjes hebben een extreem groot oppervlak in verhouding tot hun volume. Dit betekent dat ze veel 'dingen' op hun oppervlak kunnen dragen - eiwitten uit bloed, bijvoorbeeld. En dit betekent dat ze goed zijn in het detecteren van dingen, omdat ze een signaal echt kunnen versterken"

Bijvoorbeeld, een eiwit dat relatief schaars is in het bloed - en daarom moeilijk te meten - kan zich op sommige nanodeeltjes verzamelen in hoeveelheden die groot genoeg zijn om te detecteren. Maar hoe werkt dit in de praktijk?

"Dat is moeilijk om één antwoord op te geven, ", zegt Graham. "Er is een verbijsterende hoeveelheid modificatie die onderzoekers over de hele wereld toevoegen aan het oppervlak van nanodeeltjes. Je kunt er biomoleculen zoals eiwitten of DNA aan vastmaken, en ze eigenschappen te laten veranderen zodat ze optische, magnetische of elektrochemische signalen. Er zijn veel toepassingen omdat er zoveel chemie is die je op hun oppervlak kunt doen."

Dus wat is Google van plan?

Professor Graham is enigszins verbijsterd door het recente mediaruzie. "Het was een hele uitdaging om erachter te komen wat Google eigenlijk van plan is, Behalve veel aandacht in de media, " hij zegt.

"Er zijn geen concrete voorstellen, geen peer-reviewed referenties, geen onderzoeksstrategie - alle dingen die we in de wetenschappelijke gemeenschap normaal als gegeven beschouwen." Maar dan zijn ze Google, hij zegt. Ze doen dingen anders.

"De manier waarop traditionele wetenschap werkt, is om alle mogelijke risico's in kaart te brengen, laten zien dat je ze hebt verantwoord, en vraag dan om financiering op basis van uw robuuste, goed besproken ideeën. Google doet het tegenovergestelde - ze zeggen 'we willen hier komen, we maken ons later wel zorgen over de details'.

"Een ding dat mijn collega's en ik - die hier ook relatief sceptisch over zijn - opmerkten, was het feit dat ze een behoorlijk krachtig team hebben samengesteld dat allemaal een uitstekende staat van dienst heeft. Dus er zit waarschijnlijk iets spannends in de pijplijn - zijn eigenlijk best een verfrissende benadering, maar heel anders dan hoe je traditioneel een diagnose zou ontwikkelen."

Google is even vaag geweest over de precieze vorm van nanotechnologie die ze willen gebruiken, Graham wijst erop:"Op technisch niveau, ze hebben het over magnetische deeltjes, dus je zou aannemen dat het iets van ijzer of kobalt zou zijn - hoewel dit pure speculatie is."

Hoe past dit alles in het bredere veld van nanotechnologie en diagnostiek?

Dit gaat niet alleen over Google, zegt Bram. "Het is de moeite waard om erop te wijzen dat Google verre van de enige show in de stad is. Er zijn heel veel verschillende onderzoeksgroepen die onderzoeken wat gezamenlijk 'biosensing' wordt genoemd - continue monitoring van wat je lichaam doet in de hoop problemen vroeg op te sporen".

Er zijn twee manieren waarop onderzoekers dit proberen te doen, hij zegt - ofwel met behulp van optische (op licht gebaseerde) detectie - waarbij nanodeeltjes worden gebruikt om ofwel direct licht uit te zenden of de optische eigenschappen van hun omgeving te veranderen - of magnetische systemen.

"Een van de beste mensen op dit gebied, wat kanker betreft, is een man genaamd Sanjiv Gambhir aan de Stanford University in de VS. Zijn team doet een aantal echt interessante dingen met betrekking tot beeldvorming met behulp van nanodeeltjes, " zegt Bram.

(edit:het lijkt erop, volgens dit artikel in Wired, dat Gambhir Google oorspronkelijk adviseerde over nanotechnologie).

Wat zijn de huidige uitdagingen voor nanodetectoren?

Volgens professor Graham er zijn "twee serieuze hindernissen" die nanotechnologen moeten overwinnen voordat op deeltjes gebaseerde biosensing een realiteit wordt:

"De eerste is dat als je nanodeeltjes in het lichaam stopt, ze hebben de neiging om via de nieren in de urine uit het lichaam te worden verwijderd. Dus voor de biomonitor van Google, ze moeten uitzoeken hoe ze de deeltjes in het lichaam kunnen houden als hun systeem in staat moet zijn om continu uw gezondheid te controleren.

"Maar dan loop je tegen probleem nummer twee aan - bekend als 'bio-fouling'. Dit is waar willekeurige, niet-specifieke moleculen kleven aan de nanodeeltjes en verstoppen ze of deactiveren ze."

"Het belangrijkste om te benadrukken is dat er zoveel onderzoek moet worden gedaan voordat we kunnen zeggen 'dit is een ziektespecifieke diagnose', " zegt Bram.

En, natuurlijk, elke biosensor moet nauwkeurig zijn. "Je moet de cijfers weten. Is het 100% nauwkeurig? 90%? Wat is acceptabel? Wat is het percentage fout-positieven? Of, slechter, valse negatieven? En dan hebben we het nog niet eens over alle regelgevende en ethische hindernissen die je moet nemen als je alles eenmaal hebt uitgewerkt..."

"Ik zou me ook zorgen maken over hoe deze dingen ooit worden gebruikt", zegt Bram. "We moeten heel voorzichtig zijn als we het woord 'diagnose' gebruiken - de artsen, geen instrumenten, die patiënten daadwerkelijk diagnosticeren. Een instrument kan een clinicus alleen maar een aantal aandoeningen onder de aandacht brengen - het zal altijd de dokter zijn die belt of iemand een ziekte heeft."

"Er is hier natuurlijk een breder probleem. Welk nut heeft de informatie die u produceert eigenlijk? Als ik een gadget draag dat me plotseling vertelt dat ik een vorm van hersenkanker heb die ongeneeslijk is, wat is dat praktisch voor mij? Hoe heeft dat mijn leven geholpen?"

Wie is eigenaar van de gegevens?

"Dit is iets wat Google echt lijkt te zijn ontweken in hun aankondiging. We hoeven er niet te lang bij stil te staan, maar er is het afgelopen jaar veel in de pers geweest over wie toegang heeft tot de gegevens van Google, en onder welke omstandigheden " zegt Bram, verwijzend naar rapporten van overheidsinstanties die toegang hebben tot gebruikersgegevens van technologiebedrijven zoals Google en Facebook.

Zijn er nog andere toepassingen van nanotechnologie op het gebied van kanker?

Het gaat natuurlijk niet alleen om diagnostiek. Er zijn andere manieren waarop nanotechnologie wordt onderzocht door kankeronderzoekers.

"De andere grote focus van nanotechnologie bij kanker is het leveren van behandelingen, ", zegt Graham. "Dit is een vakgebied dat nog in de kinderschoenen staat - veel fundamenteel onderzoek bij dieren, sommige veelbelovend, maar veel ervan werd geplaagd door kleine aantallen en niet-robuuste statistische analyses.

"Een groep die mijn aandacht heeft getrokken, is een Amerikaans bedrijf genaamd Nanospectra. Ze hebben een technologie ontwikkeld die gouddeeltjes gebruikt, die naar een tumor reizen, en vervolgens opgewarmd worden door een lichtstraal om de kankercellen te vernietigen. Dit is nu zover gekomen als proeven bij mensen voor hoofd-halskanker en longkanker... het zal ongelooflijk spannend zijn om te zien wat deze aanpak oplevert. Het is geweldig om te zien dat het echt wordt gedaan."

Professor Graham's 'take-home'-boodschap is dat het een vergissing is om Google te zien als de enige organisatie die zich richt op nanotechnologie om ziekten op te sporen - het is een levendige, actief veld met een ongelooflijk potentieel, maar nog in de kinderschoenen.

"Er waren vorige week een paar opgetrokken wenkbrauwen toen het nieuws naar buiten kwam - het leek meer licht dan warm gezien de hoeveelheid beschikbare informatie. Maar het is een interessante benadering, en met hun financiële slagkracht zal het ongetwijfeld het veld ergens nieuw inslaan."