Longvlieskanker is een kwaadaardige tumor in het long- of borstvlies. Inademing van bepaalde typen lange asbestvezels kan longvlieskanker veroorzaken. Ongeveer 15% van de mensen die aan asbest zijn blootgesteld ontwikkelen longvlieskanker. Het is niet bekend welke biologische stappen ten grondslag liggen aan de ontwikkeling van deze ongeneeslijke ziekte. Sommige typen koolstofnanobuisjes (CNTs) hebben een vergelijkbare structuur als asbestvezels en zijn ook persistent. Persistente materialen worden slecht verwijderd uit het lichaam, waardoor ze tot langetermijneffecten kunnen leiden. Eerder onderzoek bij muizen heeft aangetoond dat injectie van koolstofnanobuisjes bij het buikvlies tot buikvlieskanker kan leiden en dat bij injectie in de ruimte tussen het long- en borstvlies chronische ontsteking en fibrose[1] ontstaat.

Onderzoekers uit Edinburgh hebben nu in een zeer uitgebreid onderzoek aangetoond dat zowel lange asbestvezels (amosiet, bruin asbest) als lange rigide CNTs (maximale lengte 56 micrometer) via hetzelfde moleculair mechanisme longvlieskanker veroorzaken.

In het onderzoek zijn verschillende doseringen van korte en lange asbestvezels en koolstofnanobuisjes direct in ruimte tussen het long- en borstvlies van een muis geïnjecteerd. Toediening van korte koolstofnanobuisjes (tussen 0,5 en 2 micrometer) en korte asbestvezels gaven tot 12 weken na injectie geen ontstekingen in de borstholte, terwijl eenzelfde hoeveelheid lange koolstofnanobuisjes en lange asbestvezels dat wel deden. Vervolgens zijn groepen muizen onderzocht tot 6, 12 of 20 maanden na toediening van verschillende eenmalige lage doseringen lange CNTs en lange asbestvezels. Na verloop van tijd ontwikkelden zich chronische ontstekingen waarbij fibrose optreedt. Hierbij werden door de cellen in de borstwand kanker-stimulerende signalen afgegeven. Verder werd er een toename in celdeling gezien en was er schade aan het DNA deoxyribonucleic acid (deoxyribonucleic acid) door reactieve (zuurstof) moleculen. Dit alles leidde vervolgens tot epigenetische[2] veranderingen, waarbij het afschrijven van een bepaald stuk DNA werd stilgelegd en twee eiwitten die tumorvorming onderdrukken niet meer werden aangemaakt. In drie onafhankelijke experimenten werd uiteindelijk bij 10-25% van de muizen longvlieskanker gevonden. Dit is vergelijkbaar met de incidentie van longvlieskanker door asbest in de mens. De onderzoekers laten ook nog zien dat in weefsels afkomstig van patiënten met een asbest-geïnduceerde longvlieskanker hetzelfde stuk DNA is stilgelegd.

De auteurs hebben aangetoond dat de ontwikkeling van longvlieskanker in de mens op moleculair niveau overeenkomsten heeft met de ontwikkeling ervan in de muis. Ze suggereren bovendien dat bovenstaand mechanisme weleens op zou kunnen gaan voor andere inhaleerbare rigide lange vezels of buisjes met een bepaalde lengte.

RIVM/KIR kennis- en informatiepunt risico’s van nanotechnologie (kennis- en informatiepunt risico’s van nanotechnologie)-overweging:

De gebruikte methode in de muis, waarbij de verschillende materialen direct in de ruimte tussen het long- en borstvlies worden geïnjecteerd op de plek waar longvlieskanker optreedt, is zeer nuttig voor risico-inschatting. Met deze methode kan nauwkeurig de dosis worden vastgesteld waarbij een schadelijk effect in de muis optreedt. Ook de filtering van de lucht bij inademing door de neus, dat in knaagdieren veel meer plaatsvindt dan in de mens, wordt zo omzeild.

De bovenstaande studie levert meerdere belangrijke nieuwe inzichten:

• De gebruikte methode in de muis kan van verschillende typen (nano)materialen de kankerverwekkendheid voorspellen. Korte rigide CNTs (0,5 tot 2 micrometer lang) lijken geen longvlieskanker te veroorzaken, terwijl lange rigide CNTs (77% van de vezels hebben een lengte tussen 20 en 56 micrometer) dit wel lijken te doen.
• Op basis van deze studie kan bij blootstelling aan CNTs in mensen gericht gekeken worden naar epigenetische16 veranderingen als vroege waarschuwingssignalen. In eerder onderzoek werd gerapporteerd over genexpressieonderzoek in bloedcellen van werknemers van een Russische CNT-fabriek (zie ook Signaleringsbrief KIR-nano 2016, nummer 3), maar in dat onderzoek is niet gekeken naar epigenetische veranderingen.
• Uit de resultaten van deze studie blijkt dat het moleculair mechanisme dat longvlieskanker veroorzaakt hetzelfde is voor lange rigide CNTs en lange asbestvezels. Uit eerdere studies weten we al dat CNTs na inademing terecht kunnen komen in het borstvlies (Ryman-Rasmussen et al 2009, Donaldson & Poland 2009). Dit pleit ervoor de Tijdelijke Nanoreferentiewaarde voor lange rigide CNTs uit voorzorg te verlagen tot de grenswaarde voor asbest (deze is voor amfibool asbest, bestaande uit naaldvormige vezels, onlangs verlaagd van 10.000 naar 2000 vezels/m³).