Extracellulaire vesikels: de boodschappers tussen onze cellen
Elke cel in ons lichaam stuurt voortdurend piepkleine bolletjes de wereld in: extracellulaire vesikels, kortweg EV's. Het zijn minuscule zakjes, omgeven door een vetlaagje (een membraan, net als de wand van de cel zelf), gevuld met eiwitten, vetten en stukjes erfelijk materiaal zoals RNA. Cellen gebruiken deze bolletjes om boodschappen en bouwstoffen door te geven aan andere cellen, soms vlakbij, soms ergens anders in het lichaam via het bloed.
Een handige vergelijking: stel je een cel voor als een fabriek die pakketjes verpakt en verstuurt. In plaats van een brief te schrijven, stopt de cel eiwitten en genetische instructies in een klein, afgesloten zakje en stuurt dat de bloedbaan in. Een andere cel, verderop in het lichaam, vangt het zakje op, opent het en past haar gedrag aan op basis van de inhoud. Al tientallen jaren weten onderzoekers dat cellen zulke bolletjes afscheiden, maar pas sinds ongeveer 2007 werd duidelijk dat ze ook genetische informatie kunnen overdragen, wat een golf van onderzoek op gang bracht naar wat deze vesikels allemaal kunnen betekenen voor diagnostiek en therapie.
Wat is het precies?
Extracellulaire vesikels zijn niet één ding, maar een verzamelnaam voor verschillende soorten membraanblaasjes die een cel naar buiten stuurt. De bekendste groep zijn exosomen: piepkleine bolletjes van 30 tot 150 nanometer (een nanometer is een miljardste meter; ter vergelijking, een huisstofmijt is al honderden keren groter). Exosomen ontstaan binnen in de cel, in kleine blaasjes-in-blaasjes die "multivesiculaire lichaampjes" heten, en worden pas vrijgelaten als dat lichaampje met de buitenmembraan van de cel versmelt.
Een tweede groep, microvesikels, is met 100 tot 1000 nanometer wat groter en ontstaat direct doordat de buitenste celmembraan naar buiten uitstulpt en afsnoert, ongeveer zoals een zeepbel die van een wateroppervlak loskomt. Een derde groep, apoptotische lichaampjes, komt vrij wanneer een cel gecontroleerd afsterft en als het ware in stukken uiteenvalt.
Wat deze vesikels interessant maakt, is hun lading. Ze kunnen eiwitten bevatten, vetmoleculen, en verschillende soorten RNA, waaronder microRNA (korte stukjes erfelijk materiaal die de activiteit van genen kunnen bijsturen). Zodra een vesikel bij een andere cel aankomt, kan het daar de inhoud afleveren: door te versmelten met de celmembraan, door te worden opgeslokt (een proces dat endocytose heet), of door aan een receptor op de celwand te binden en zo een signaal af te geven zonder zelf naar binnen te gaan. Omdat de vesikels zo klein zijn, is het isoleren en bestuderen ervan technisch lastig; onderzoekers gebruiken hiervoor onder meer ultracentrifuges (die met zeer hoge snelheid draaien om deeltjes te scheiden op gewicht) en filtratietechnieken.
Wat wil men ermee bereiken?
Het onderzoek naar extracellulaire vesikels drijft grofweg op twee ambities. De eerste is diagnostiek. Omdat een vesikel een soort momentopname meedraagt van de cel waaruit het afkomstig is, kan het aantonen wat er in een orgaan of tumor gebeurt zonder dat daarvoor een stukje weefsel hoeft te worden weggesneden. Vesikels zitten in bloed, urine en speeksel, wat de weg opent naar een "vloeibare biopsie": een test op lichaamsvocht in plaats van een chirurgische ingreep.
De tweede ambitie is therapie. Vesikels zijn van nature uitstekende transportmiddelen: ze worden door het lichaam zelf gemaakt, roepen minder afweerreactie op dan kunstmatige nanodeeltjes, en sommige typen lijken zelfs barrières te kunnen passeren die voor gewone medicijnen moeilijk te nemen zijn, zoals de bloed-hersenbarrière. Onderzoekers proberen daarom vesikels te "beladen" met medicijnen, RNA-therapieën of eiwitten en ze als koerier te gebruiken. Daarnaast onderzoekt men of vesikels van bepaalde cellen, zoals stamcellen, zelf al een genezend of ontstekingsremmend effect hebben, los van wat je erin stopt.
Voorbeelden uit de praktijk
Het veld is nog jong, maar er zijn al concrete projecten die laten zien waar het naartoe kan.
ExoDx Prostate, ontwikkeld door het bedrijf Exosome Diagnostics (later onderdeel van Bio-Techne), is een urinetest die sinds ongeveer 2016 in de Verenigde Staten klinisch wordt gebruikt. De test meet RNA in exosomen om artsen te helpen inschatten of een agressieve vorm van prostaatkanker aanwezig is, zodat onnodige biopsieën kunnen worden vermeden.
Codiak BioSciences was een van de eerste bedrijven die vesikels technisch aanpaste om ze als medicijn te gebruiken, met kandidaten als exoIL-12 en exoSTING tegen kanker in vroege klinische trials rond 2019-2022. Het bedrijf ging in 2023 failliet, een voorbeeld van hoe moeilijk het is om deze technologie van laboratorium naar goedgekeurd geneesmiddel te krijgen.
Capricor Therapeutics werkt aan een exosoomplatform (uit hart-gerelateerde cellen) dat wordt onderzocht als drager voor eiwitten en RNA, met vroege klinische ontwikkeling gericht op onder meer spierziekten.
Tijdens de coronapandemie werden in 2020 op verschillende plekken ter wereld kleine, verkennende studies gestart waarin exosomen van mesenchymale stromale cellen (een type steuncel, vaak gewonnen uit beenmerg of vetweefsel) werden toegediend aan ernstig zieke COVID-19-patiënten met acute longschade, in de hoop de ontsteking te dempen. De resultaten waren voorlopig en de aanpak is niet uitgegroeid tot standaardbehandeling.
Ook in Nederland wordt onderzoek gedaan: groepen aan het UMC Utrecht en Erasmus MC bestuderen onder meer hoe vesikels aangepast kunnen worden voor gerichte medicijnaflevering en hoe ze een rol spelen bij hart- en vaatziekten.
Hoe ver is de techniek?
Op het gebied van diagnostiek is er al een voorzichtige klinische praktijk: een aantal op vesikels gebaseerde testen, zoals ExoDx Prostate, wordt daadwerkelijk gebruikt in de kliniek, al gaat het meestal om laboratoriumtesten die via een Amerikaans kwaliteitskader (CLIA) zijn goedgekeurd, en niet altijd om volledige FDA-goedkeuring als medisch hulpmiddel.
Op het gebied van therapie is de stand van zaken pril. Voor zover bekend is er, medio 2025, wereldwijd nog geen enkel op extracellulaire vesikels gebaseerd geneesmiddel goedgekeurd door de FDA of het Europees Geneesmiddelenbureau (EMA); de meeste kandidaten bevinden zich in klinische fase 1 of 2, de vroege stadia waarin vooral veiligheid en een eerste indruk van werkzaamheid worden getest.
De belangrijkste obstakels zijn technisch en organisatorisch. Vesikelpopulaties zijn heterogeen: zelfs binnen één bloedmonster verschillen ze sterk in grootte, inhoud en herkomst, wat het lastig maakt om een "schoon", consistent product te maken op de schaal die nodig is voor een geneesmiddel. Er bestaat ook nog geen volledig uniforme manier om vesikels te isoleren en te karakteriseren; de internationale vakvereniging ISEV publiceert daarom periodiek richtlijnen (de zogeheten MISEV-richtlijnen) om onderzoek beter vergelijkbaar te maken. Het aantal wetenschappelijke publicaties over EV's is sinds ongeveer 2010 sterk gegroeid, maar de vertaalslag naar goedgekeurde producten verloopt, zoals in veel biotechnologie, aanzienlijk trager dan het laboratoriumonderzoek.
Wie werken eraan?
Het fundamentele onderzoek naar hoe vesikels genetisch materiaal overdragen, werd mede op de kaart gezet door onderzoeksgroepen aan Harvard en het Massachusetts General Hospital in de Verenigde Staten, met invloedrijk werk daarover rond 2007. Sindsdien is het veld wereldwijd gegroeid, met actieve academische groepen in onder meer de Verenigde Staten, het Verenigd Koninkrijk, Zuid-Korea en China.
Aan de bedrijfskant zijn spelers als Capricor Therapeutics en het Britse Evox Therapeutics (voortgekomen uit onderzoek aan de Universiteit van Oxford) bezig met vesikels als medicijndrager, terwijl Bio-Techne via zijn ExoDx-platform actief is in diagnostiek. Codiak BioSciences was tot zijn faillissement in 2023 een van de bekendere namen in engineered exosoomtherapie.
In Nederland dragen onder meer het UMC Utrecht en het Erasmus MC bij aan het onderzoeksveld, vaak in Europees verband. Internationaal wordt het veld verbonden door de International Society for Extracellular Vesicles (ISEV), opgericht in 2012, die standaarden opstelt en de grootste vakconferenties op dit gebied organiseert.