Tarderrade Protein bietet Strahlungsschutz für Krebspatienten an

Etwa 60 Prozent aller Krebspatienten in den USA erhalten im Rahmen ihrer Behandlung eine Strahlentherapie. Diese Strahlung kann jedoch schwerwiegende Nebenwirkungen haben, die für Patienten häufig zu schwierig sind.

Forscher am MIT, Brigham und dem Frauenkrankenhaus und der University of Iowa haben eine neue Strategie entwickelt, die Patienten vor dieser Art von Schäden schützen können, inspiriert von einem winzigen Organismus, der enormen Mengen an Strahlung standhalten kann. Ihr Ansatz nutzt ein Protein aus Targraden, die oft auch als „Wasserbären“ bezeichnet werden und die normalerweise weniger als ein Millimeter lang sind.

Wenn die Forscher Messenger-RNA in Messen injizierten, stellten sie fest, dass sie ausreichend Protein erzeugte, um die DNA der Zellen vor strahlungsbedingten Schäden zu schützen. Wenn dieser Ansatz für den Einsatz beim Menschen entwickelt wurde, könnte er vielen Krebspatienten zugute kommen, sagen die Forscher.

Strahlung kann für viele Tumoren sehr hilfreich sein, aber wir erkennen auch, dass die Nebenwirkungen einschränken können. Es besteht ein unbefriedigter Bedarf daran, Patienten zu helfen, das Risiko einer Beschädigung des angrenzenden Gewebes zu mildern. „

Giovanni Traverso, außerordentlicher Professor für Maschinenbau am MIT und Gastroenterologin am Brigham and Women’s Hospital

Traverso und James Byrne, ein Assistenzprofessor für Strahlungsonkologie an der Universität von Iowa, sind die älteren Autoren der Studie, die heute in erscheint Nature Biomedical Engineering. Die Hauptautoren der Papier sind Ameya Kirtane, ein Ausbilder für Medizin an der Harvard Medical School und ein Gastwissenschaftler am Koch Institute für integrative Krebsforschung des MIT und Jianling BI, ein Forschungswissenschaftler an der University of Iowa.

Extremes Überleben

Strahlung wird häufig zur Behandlung von Krebs von Kopf und Nacken verwendet, wo sie den Mund oder den Rachen beschädigen kann, wodurch es sehr schmerzhaft ist, zu essen oder zu trinken. Es wird auch üblicherweise für Magen -Darm -Krebserkrankungen verwendet, was zu Rektalblutungen führen kann. Viele Patienten verzögern die Behandlungen oder stoppen sie insgesamt.

„Dies betrifft eine große Anzahl von Patienten und kann sich als etwas so Einfaches wie die Mundgeschosse manifestieren, was die Essensfähigkeit einer Person einschränken kann, weil es so schmerzhaft ist, wenn die Menschen so schrecklich unter Schmerz, Gewichtsverlust oder Blutungen leiden. Es kann ziemlich gefährlich sein.

Derzeit gibt es nur wenige Möglichkeiten, Strahlenschäden bei Krebspatienten zu verhindern. Es gibt eine Handvoll Medikamente, die verabreicht werden können, um zu versuchen, den Schaden zu reduzieren, und bei Prostatakrebspatienten kann ein Hydrogel verwendet werden, um eine physikalische Barriere zwischen der Prostata und dem Rektum während der Strahlungsbehandlung zu erzeugen.

Seit einigen Jahren arbeiten Traverso und Byrne daran, neue Wege zu entwickeln, um Strahlenschäden zu verhindern. In der neuen Studie wurden sie von der außergewöhnlichen Überlebensfähigkeit von Tarigraden inspiriert. Diese Organismen sind auf der ganzen Welt, normalerweise in aquatischen Umgebungen, bekannt für ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber extremen Bedingungen. Wissenschaftler haben sie sogar in den Weltraum geschickt, wo gezeigt wurde, dass sie extreme Dehydration und kosmische Strahlung überlebten.

Eine Schlüsselkomponente von Tarderrade ‚Verteidigungssystemen ist ein einzigartiges Schadensunterdrückerprotein namens DSUP, das an DNA bindet und es vor strahlungsbedingten Schäden schützt. Dieses Protein spielt eine wichtige Rolle bei der Fähigkeit von Tarderrade, Strahlungsdosen 2.000- bis 3.000 -mal höher zu überleben als ein Mensch.

Beim Brainstorming -Ideen für neuartige Möglichkeiten zum Schutz von Krebspatienten vor Strahlung fragten sich die Forscher, ob sie möglicherweise in der Lage sein könnten, Messenger -RNA -Codierung von DSUP an Patientengewebe vor der Strahlungsbehandlung zu liefern. Diese mRNA würde Zellen auslösen, um das Protein vorübergehend exprimieren und DNA während der Behandlung schützen. Nach ein paar Stunden würden die mRNA und das Protein verschwinden.

Damit dies funktioniert, brauchten die Forscher eine Möglichkeit, mRNA zu liefern, die große Mengen an Protein in den Zielgeweben erzeugen würden. Sie untersuchten Bibliotheken von Abgabepartikeln, die sowohl Polymer- als auch Lipidkomponenten enthalten, die separat verwendet wurden, um eine effiziente mRNA -Abgabe zu erreichen. Aus diesen Bildschirmen identifizierten sie ein Polymer-Lipid-Partikel, das für die Entbindung an den Dickdarm am besten geeignet war, und ein anderes, das optimiert war, um mRNA in das Mundgewebe zu liefern.

„Wir dachten, dass wir vielleicht durch die Kombination dieser beiden Systeme – Polymere und Lipide – das Beste aus beiden Welten erhalten und eine sehr starke RNA -Lieferung erhalten können. Und das ist im Wesentlichen das, was wir gesehen haben“, sagt Kirtane. „Eine der Stärken unseres Ansatzes ist, dass wir eine Messenger -RNA verwenden, die nur vorübergehend das Protein exprimiert, so dass es als weitaus sicherer angesehen wird als so etwas wie DNA, die in das Genom der Zellen eingebaut werden kann.“

Schutz vor Strahlung

Nachdem gezeigt wurde, dass diese Partikel erfolgreich mRNA an Zellen liefern könnten, die im Labor gezüchtet wurden, testeten die Forscher, ob dieser Ansatz das Gewebe effektiv in einem Mausmodell vor Strahlung schützen könnte.

Sie injizierten die Partikel einige Stunden in die Wange oder das Rektum, bevor sie eine Strahlungsdosis gaben, ähnlich wie bei Krebspatienten. Bei diesen Mäusen verzeichneten die Forscher die durch Strahlung verursachte Menge an doppelsträngigen DNA-Pausen um 50 Prozent.

Die Forscher zeigten auch, dass sich die schützende Wirkung des DSUP -Proteins nicht über die Injektionsstelle hinaus verbreitete, was wichtig ist, da sie den Tumor selbst nicht vor den Auswirkungen der Strahlung schützen wollen. Um diese Behandlung für den potenziellen Einsatz beim Menschen machbarer zu machen, planen die Forscher nun, eine Version des DSUP -Proteins zu entwickeln, das keine Immunantwort provozieren würde, wie das ursprüngliche Tarderrade -Protein wahrscheinlich würde.

Wenn dieses Protein für den Einsatz beim Menschen entwickelt wurde, kann es auch zum Schutz vor DNA -Schäden verwendet werden, die durch Chemotherapie -Medikamente verursacht werden, sagen die Forscher. Eine weitere mögliche Anwendung wäre, um Strahlenschäden in Astronauten im Weltraum zu verhindern.

Weitere Autoren der Zeitung sind Netra Rajesh, Chaoyang Tang, Miguel Jimenez, Emily Witt, Megan McGovern, Arielle Cafi, Samual Hatfield, Lauren Rosenstock, Sarah Becker, Nicole Machado, Veena Venkatachal, Aaron Lopes, Hyunjoon, Alvin, Alvin, Alvin, Alvin, Alvin, Aaron Lopes, Hyunjoon, Alvin, Alv. Joy Collins, Michelle Howard, Srija Manchkanti und Theodore Hong.

Die Forschung wurde vom Prostate Cancer Foundation Young Investigator Award, dem US -amerikanischen Verteidigungsministerium Prostata Cancer Program Early Investigator Award, einem Hope Fund for Cancer Research Fellowship, der American Cancer Society, dem National Cancer Institute, dem MIT -Abteilung für Maschinenbau und der US -amerikanischen Advanced Research Projects Agency for Health, finanziert.

Quellen: