כ- 60 אחוז מכל חולי הסרטן בארצות הברית מקבלים טיפול בהקרנות כחלק מהטיפול שלהם. עם זאת, קרינה זו יכולה להיות בעלת תופעות לוואי חמורות שלעתים קרובות הן קשות מדי מכדי לסבול.
השראה מאורגניזם זעיר שיכול לעמוד בכמויות אדירות של קרינה, חוקרים ב- MIT, בריגהם ובית החולים לנשים, ואוניברסיטת איווה פיתחו אסטרטגיה חדשה שעשויה להגן על חולים מפני נזק מסוג זה. גישתם עושה שימוש בחלבון מ- Tardigrades, המכונה לעתים קרובות גם "דובי מים", שאורכים בדרך כלל פחות ממילימטר.
כאשר החוקרים הזריקו RNA של Messenger המקודד חלבון זה לעכברים, הם גילו שהוא יצר מספיק חלבון כדי להגן על ה- DNA של התאים מפני נזק הנגרם על ידי קרינה. אם פותח לשימוש בבני אדם, גישה זו עשויה להועיל לחולי סרטן רבים, אומרים החוקרים.
קרינה יכולה להועיל מאוד עבור גידולים רבים, אך אנו מכירים בכך שתופעות הלוואי יכולות להיות מגבילות. יש צורך שלא נעלם ביחס לסייע לחולים להקל על הסיכון לפגוע ברקמות הסמוכות. "
ג'ובאני טרברסו, פרופסור חבר להנדסת מכונות ב- MIT וגסטרואנטרולוג בבית החולים בריגהם ובית החולים לנשים
טרברסו וג'יימס ביירן, עוזר פרופסור לאונקולוגיית קרינה באוניברסיטת איווה, הם המחברים הבכירים של המחקר, המופיע היום ב הטבע הנדסה ביו -רפואיתו מחברי המובילים של העיתון הם אמייה קירטאן, מדריכה ברפואה בבית הספר לרפואה של הרווארד ומדען אורח במכון KOCH של MIT לחקר סרטן אינטגרטיבי, וג'יאנלינג BI, מדען מחקר באוניברסיטת איווה.
הישרדות קיצונית
קרינה משמשת לרוב לטיפול בסרטן הראש והצוואר, שם היא עלולה לפגוע בפה או בגרון, מה שהופך אותו לכואב מאוד לאכול או לשתות. הוא משמש בדרך כלל גם לסרטן העיכול, מה שעלול להוביל לדימום פי הטבעת. חולים רבים בסופו של דבר מעכבים טיפולים או עוצרים אותם לחלוטין.
"זה משפיע על מספר עצום של חולים, וזה יכול להתבטא כמו משהו פשוט כמו פצעי פה, מה שיכול להגביל את יכולתו של האדם לאכול מכיוון שהוא כל כך כואב, לדרוש אשפוז מכיוון שאנשים סובלים כל כך נורא מהכאב, הירידה במשקל, או דימום.
נכון לעכשיו, יש מעט מאוד דרכים למנוע נזקי קרינה בקרב חולי סרטן. ישנן קומץ תרופות שניתן לתת כדי לנסות להפחית את הנזק, ולחולי סרטן הערמונית ניתן להשתמש בהידרוגל ליצירת מחסום פיזי בין הערמונית לבין פי הטבעת במהלך טיפול בהקרנות.
במשך מספר שנים, טרברסו ובירן עובדים על פיתוח דרכים חדשות למניעת נזק לקרינה. במחקר החדש הם קיבלו השראה מיכולת ההישרדות יוצאת הדופן של Tardigrades. אורגניזמים אלה נמצאים בכל העולם, בדרך כלל בסביבות מימיות, ידועים בזכות חוסן לתנאים קיצוניים. מדענים אפילו שלחו אותם לחלל, שם הוכחו שהם שורדים התייבשות קיצונית וקרינה קוסמית.
מרכיב מרכזי אחד במערכות ההגנה של Tardigrades הוא חלבון מדכא נזק ייחודי הנקרא DSUP, הנקשר ל- DNA ומסייע בהגנה עליו מפני נזק הנגרם על ידי קרינה. חלבון זה ממלא תפקיד מרכזי ביכולת של Tardigrades לשרוד מינון קרינה גבוה פי 2,000 עד 3,000 פעמים ממה שאדם יכול לסבול.
בעת סיעור מוחות רעיונות לדרכים חדשות להגן על חולי סרטן מפני קרינה, תהו החוקרים אם הם יוכלו לספק RNA של Messenger המקודדים DSUP לרקמות המטופלים לפני טיפול בהקרנות. MRNA זה יגרום לתאים לבטא את החלבון באופן חולף, ומגן על ה- DNA במהלך הטיפול. לאחר מספר שעות, ה- mRNA והחלבון ייעלמו.
כדי שזה יעבוד, החוקרים היו זקוקים לדרך לספק mRNA שיניב כמויות גדולות של חלבון ברקמות היעד. הם סקרו ספריות של חלקיקי מסירה המכילים רכיבי פולימר וגם שומנים, אשר שימשו בנפרד להשגת מסירת mRNA יעילה. ממסכים אלה הם זיהו חלקיק פולימר-ליפיד אחד שהיה מתאים ביותר למסירה למעי הגס, ואחר שעבר אופטימיזציה למסירת mRNA לרקמת הפה.
"חשבנו שאולי על ידי שילוב של שתי מערכות אלה – פולימרים וליפידים – ייתכן שנוכל להשיג את המיטב משני העולמות ולקבל משלוח RNA חזק מאוד. וזה בעצם מה שראינו," אומר קירטאן. "אחת החוזקות של הגישה שלנו היא שאנחנו משתמשים ב- RNA של Messenger, שרק מבטא את החלבון באופן זמני, כך שהוא נחשב הרבה יותר בטוח מאשר משהו כמו DNA, שעשוי לשלב בגנום של התאים."
הגנה מפני קרינה
לאחר שהראו כי חלקיקים אלה יכולים לספק בהצלחה mRNA לתאים שגדלו במעבדה, החוקרים בדקו האם גישה זו יכולה ביעילות להגן על הרקמות מפני קרינה במודל עכבר.
הם הזריקו את החלקיקים אל הלחי או פי הטבעת מספר שעות לפני שנתנו מנה של קרינה דומה למה שחולי סרטן יקבלו. בעכברים אלה, החוקרים ראו ירידה של 50 אחוז בכמות הפסקות ה- DNA עם גדילים כפולות שנגרמו כתוצאה מקרינה.
החוקרים הראו גם כי ההשפעה המגן של חלבון ה- DSUP לא התפשטה מעבר לאתר ההזרקה, וזה חשוב מכיוון שהם לא רוצים להגן על הגידול עצמו מפני השפעות הקרינה. כדי להפוך את הטיפול הזה לביצוע יותר לשימוש פוטנציאלי בבני אדם, החוקרים מתכננים כעת לעבוד על פיתוח גרסה של חלבון ה- DSUP שלא יעורר תגובה חיסונית, כפי שסביר להניח שהחלבון המקורי של Tardigrade היה.
אם פותח לשימוש בבני אדם, חלבון זה יכול לשמש גם כדי להגן מפני נזקי DNA הנגרמים כתוצאה מתרופות כימותרפיות, אומרים החוקרים. יישום אפשרי נוסף יהיה לסייע במניעת נזקי קרינה באסטרונאוטים בחלל.
מחברים אחרים של העיתון כוללים את נטרה רג'ש, צ'ויאנג טאנג, מיגל ג'ימנז, אמילי ויט, מייגן מקגוברן, אריאל קפי, סמואל האטפילד, לורן רוזנסטוק, שרה בקר, ניקול מאצ'אדו, וינה וונקאטאלאם, דילן פריטס, קסיש הואאנג, אלווין לופ, לופ, לופ, לופ, לופ, לופ, לופ, לופ, לופ, לופ, לופ, לופ, לופ, לופ, לופאן, Alvyan, , Hyunjoon Kim, Nayoon קים, ג'וי קולינס, מישל האוורד, סריג'ה מנצ'קנטי ותאודור הונג.
המחקר מומן על ידי פרס החוקר הצעיר של קרן סרטן הערמונית, פרס החוקרים המוקדמים של משרד החוקרים של משרד החוקרים לערמונית, A HOPE לחקר הסרטן, האגודה האמריקאית לסרטן, המכון הלאומי לסרטן, המחלקה להנדסת מכונות של MIT, ו- סוכנות הבריאות של פרויקטים מחקריים מתקדמים בארה"ב.
