Тихоходки защитят от радиации: новый метод для онкопациентов

Представьте: вы проходите курс лучевой терапии. Само по себе лечение тяжелое, но к нему добавляются ещё и жуткие побочки — язвы во рту, из-за которых невозможно есть, или кишечные кровотечения. Примерно 60% онкологических пациентов в США сталкиваются с чем-то подобным. Радиация безжалостна не только к опухоли, но и к здоровым тканям. Но что, если мы сможем защитить организм… вдохновившись микроскопическим существом, которое выживает в открытом космосе? Ученые из MIT и Госпиталя Бригама решили именно так и поступили, обратив свой взор на тихоходок.

Эти крошечные «водяные медведи» (меньше миллиметра в длину) — настоящие чемпионы по выживанию. Они спокойно переносят дозы радиации, которые убьют человека тысячи раз. Исследователи выделили у них секретное оружие — особый белок Dsup, который буквально обнимает нити ДНК и защищает их от разрушения.

Команда ввела мышам матричную РНК (мРНК) с инструкцией по созданию этого белка. И это сработало! Клетки начали производить защиту прямо перед облучением, сократив повреждения ДНК на 50%. Важно, что эффект был локальным: защита сработала только там, куда сделали укол, а значит, опухоль осталась беззащитной перед радиацией, как и задумано. «Мы используем мРНК, которая временно экспрессирует белок, что делает подход гораздо безопаснее, чем, например, использование ДНК, которая может встроиться в геном клеток», — объясняет исследователь Киртане.

«Радиация очень эффективна против многих опухолей, но мы также понимаем, что побочные эффекты могут быть ограничивающими. Существует неудовлетворенная потребность в защите пациентов от повреждения здоровых тканей», — говорит Джованни Траверсо, доцент кафедры машиностроения MIT и гастроэнтеролог Госпиталя Бригама и Женской больницы.

Чаще всего облучением «достается» голове, шее и кишечнику. Последствия бывают настолько тяжелыми, что люди просто вынуждены бросить лечение. «Это затрагивает огромное количество пациентов. Побочные эффекты могут варьироваться от простых язв во рту, которые делают прием пищи невозможным из-за боли, до необходимости госпитализации из-за сильной боли, потери веса или кровотечений. Это серьезная проблема, которую мы хотели решить», — отмечает Бирн.

Тихоходки известны своей способностью выживать в экстремальных условиях, включая космическую радиацию. Ключевым элементом их защитной системы является уникальный белок Dsup, который связывается с ДНК и защищает ее от повреждений, вызванных радиацией. Этот белок позволяет тихоходкам выдерживать дозы радиации, в тысячи раз превышающие смертельные для человека.

Исследователи предположили, что можно использовать мРНК, кодирующую белок Dsup, для временной защиты тканей пациентов перед лучевой терапией. После инъекции мРНК клетки начинают вырабатывать белок, который защищает ДНК во время облучения, а через несколько часов белок и мРНК естественным образом исчезают.

Кстати, о доставке: чтобы мРНК попала точно по адресу, ученые упаковали её в специальные наночастицы, которые отлично показали себя в лаборатории.

Ученые разработали специальные частицы для доставки мРНК в ткани, которые показали высокую эффективность в лабораторных условиях. В эксперименте на мышах инъекция частиц за несколько часов до облучения снизила количество повреждений ДНК на 50%. При этом защитный эффект не распространялся за пределы места инъекции, что важно для предотвращения защиты опухоли от радиации.

«Мы используем мРНК, которая временно экспрессирует белок, что делает подход гораздо безопаснее, чем, например, использование ДНК, которая может встроиться в геном клеток», — объясняет Киртане.

Понятно, что до клиники на людях еще далеко — чужеродный белок может вызвать иммунный ответ, и ученые уже работают над тем, чтобы его «очеловечить». Но представьте масштаб! Тот же метод может пригодиться и для защиты от агрессивной химиотерапии, и… для космонавтов, отправляющихся в долгие миссии, где радиация — один из главных врагов. Иногда решение самых сложных проблем человечества можно найти, просто заглянув в каплю воды под микроскопом.

В будущем исследователи планируют адаптировать белок Dsup для использования у людей, чтобы избежать иммунного ответа на чужеродный белок. Кроме того, этот подход может быть полезен для защиты от повреждений, вызванных химиотерапией, а также для предотвращения радиационного воздействия на космонавтов в космосе.