La radioterapia, un trattamento fondamentale nella lotta contro il cancro, coinvolge circa il 60% dei pazienti oncologici negli Stati Uniti. Tuttavia, la sua efficacia è spesso compromessa dai gravi effetti collaterali che induce, rendendo il trattamento difficile da tollerare per molti pazienti. I ricercatori del MIT, del Brigham and Women’s Hospital e dell’Università dell’Iowa hanno recentemente compiuto un passo avanti significativo, ispirandosi alla straordinaria resilienza dei tardigradi, noti anche come “orsi d’acqua”.
I tardigradi: maestri di sopravvivenza
I tardigradi, creature microscopiche che misurano meno di un millimetro, sono famosi per la loro capacità di sopravvivere in ambienti estremi, resistendo a temperature estreme, pressioni elevate, radiazioni ionizzanti e persino al vuoto dello spazio. Questa incredibile resistenza è attribuita a una proteina unica presente nel loro organismo, capace di proteggere il DNA cellulare dai danni.
I ricercatori hanno identificato e isolato questa proteina, dimostrando la sua capacità di proteggere il DNA cellulare dai danni indotti dalle radiazioni. Successivamente, hanno sviluppato un metodo per introdurre l’RNA messaggero che codifica questa proteina nelle cellule dei topi. I risultati sono stati sorprendenti: la proteina si è dimostrata efficace nel proteggere il DNA delle cellule dei topi dai danni indotti dalle radiazioni, aprendo la strada a nuove strategie di radioprotezione.
Questa scoperta potrebbe rivoluzionare il trattamento del cancro, offrendo una soluzione per mitigare gli effetti collaterali della radioterapia. Se sviluppato per l’uso negli esseri umani, questo approccio potrebbe proteggere i pazienti oncologici dai danni indotti dalle radiazioni, migliorando la loro qualità di vita e l’efficacia del trattamento.
Questa scoperta potrebbe rivoluzionare il trattamento del cancro, offrendo una soluzione per mitigare gli effetti collaterali della radioterapia. Se sviluppato per l’uso negli esseri umani, questo approccio potrebbe proteggere i pazienti oncologici dai danni indotti dalle radiazioni, migliorando la loro qualità di vita e l’efficacia del trattamento.
I ricercatori stanno ora concentrando i loro sforzi sullo sviluppo di un metodo sicuro ed efficace per somministrare la proteina ai pazienti oncologici. L’obiettivo è creare un trattamento che possa essere somministrato prima della radioterapia, proteggendo le cellule sane dai danni senza compromettere l’efficacia del trattamento contro le cellule tumorali. La sperimentazione clinica sull’uomo sarà il prossimo passo cruciale per valutare l’efficacia e la sicurezza di questa nuova strategia.
Questa ricerca rappresenta un progresso significativo nella lotta contro il cancro, offrendo una speranza concreta per il futuro della radioterapia. La possibilità di proteggere i pazienti dagli effetti collaterali dannosi delle radiazioni potrebbe migliorare notevolmente la loro qualità di vita, aumentare le loro possibilità di guarigione e aprire la strada a nuove strategie di trattamento personalizzato.
L’impatto devastante degli effetti collaterali della radioterapia
La radioterapia è un’arma potente contro il cancro, ma i suoi effetti collaterali possono compromettere seriamente la qualità di vita dei pazienti. “Questo colpisce un numero enorme di pazienti e può manifestarsi come qualcosa di semplice come afte in bocca, che possono limitare la capacità di una persona di mangiare perché sono molto dolorose, fino a richiedere il ricovero in ospedale perché le persone soffrono terribilmente per il dolore, la perdita di peso o il sanguinamento. Può essere piuttosto pericoloso ed è qualcosa che volevamo davvero provare ad affrontare”, afferma Byrne.
I tardigradi, organismi microscopici noti per la loro resistenza a condizioni estreme, hanno attirato l’attenzione dei ricercatori per la loro capacità di sopravvivere a dosi di radiazioni 2.000-3.000 volte superiori a quelle tollerate dagli esseri umani. Questa straordinaria resilienza è attribuita a una proteina unica, la Dsup (damage suppressor), che protegge il DNA cellulare dai danni indotti dalle radiazioni.
I ricercatori hanno ipotizzato di poter proteggere i pazienti oncologici dai danni delle radiazioni fornendo RNA messaggero (mRNA) che codifica la proteina Dsup ai tessuti bersaglio prima del trattamento. L’mRNA indurrebbe le cellule a esprimere transitoriamente la proteina Dsup, proteggendo il DNA durante la radioterapia. Dopo alcune ore, l’mRNA e la proteina verrebbero eliminati.
Per realizzare questa strategia, i ricercatori hanno dovuto sviluppare un metodo efficace per somministrare l’mRNA ai tessuti bersaglio. Hanno quindi esplorato librerie di particelle di somministrazione contenenti componenti polimeriche e lipidiche, identificando una particella polimerico-lipidica ottimizzata per il trasporto dell’mRNA al colon e un’altra per il tessuto della bocca.
“Abbiamo pensato che forse combinando questi due sistemi, polimeri e lipidi, potremmo essere in grado di ottenere il meglio da entrambi i mondi e ottenere una distribuzione di RNA altamente potente. Ed è essenzialmente quello che abbiamo visto”, afferma Kirtane. “Uno dei punti di forza del nostro approccio è che utilizziamo un RNA messaggero, che esprime solo temporaneamente la proteina, quindi è considerato molto più sicuro di qualcosa come il DNA, che può essere incorporato nel genoma delle cellule”.
I risultati di questo studio preclinico sono promettenti e aprono la strada a nuove strategie di radioprotezione per i pazienti oncologici. I ricercatori stanno ora lavorando per ottimizzare il sistema di somministrazione dell’mRNA e per avviare la sperimentazione clinica sull’uomo. L’obiettivo finale è sviluppare un trattamento sicuro ed efficace che possa proteggere i pazienti dagli effetti collaterali devastanti della radioterapia, migliorando la loro qualità di vita e aumentando le loro possibilità di guarigione.
Protezione del DNA nei modelli murini: risultati promettenti grazie ai tardigradi
Dopo aver dimostrato l’efficacia delle particelle polimerico-lipidiche nel trasportare l’mRNA codificante la proteina Dsup nelle cellule in vitro, i ricercatori hanno condotto esperimenti in vivo su modelli murini per valutare la capacità di questa proteina, ispirata ai tardigradi, di proteggere i tessuti dai danni indotti dalle radiazioni.
ricercatori hanno iniettato le particelle contenenti l’mRNA nella guancia o nel retto dei topi, diverse ore prima di esporli a una dose di radiazioni simile a quella utilizzata nei pazienti oncologici. I risultati sono stati incoraggianti e sorprendenti, quasi come se i minuscoli tardigradi stessi avessero donato la loro resilienza: i topi trattati con la proteina Dsup hanno mostrato una riduzione del 50% nella quantità di rotture del DNA a doppio filamento causate dalle radiazioni.
Un aspetto fondamentale di questa strategia è la sua capacità di fornire una protezione mirata, proprio come i tardigradi proteggono se stessi in condizioni estreme. I ricercatori hanno dimostrato che l’effetto protettivo della proteina Dsup è limitato al sito di iniezione, evitando di proteggere il tumore stesso dagli effetti delle radiazioni. Questa protezione selettiva è cruciale per garantire l’efficacia della radioterapia nel distruggere le cellule tumorali, senza compromettere la salute dei tessuti circostanti.
Per rendere questa strategia applicabile agli esseri umani, i ricercatori stanno lavorando per sviluppare una versione della proteina Dsup che non induca una risposta immunitaria. La proteina dei tardigradi originale, infatti, potrebbe scatenare una reazione immunitaria indesiderata nell’uomo. L’obiettivo è creare una proteina “umanizzata” che mantenga le proprietà protettive della Dsup, ma che sia tollerata dall’organismo umano.
Le potenziali applicazioni di questa proteina protettiva, ispirata alla straordinaria resilienza dei tardigradi, non si limitano alla radioterapia. I ricercatori suggeriscono che potrebbe essere utilizzata per proteggere il DNA dai danni indotti dai farmaci chemioterapici, riducendo gli effetti collaterali di questi trattamenti. Inoltre, potrebbe essere utilizzata per proteggere gli astronauti dai danni causati dalle radiazioni cosmiche durante le missioni spaziali, proprio come i tardigradi sopravvivono nel vuoto dello Spazio.
La ricerca sulla proteina Dsup, ispirata alla straordinaria resilienza dei tardigradi, e sulle sue applicazioni nella radioprotezione rappresenta un passo avanti significativo nella lotta contro il cancro e nella protezione dai danni indotti dalle radiazioni. I risultati ottenuti finora sono promettenti e aprono la strada a nuove strategie di trattamento personalizzato e di protezione avanzata per i pazienti oncologici e per gli astronauti. La capacità dei tardigradi di resistere a condizioni estreme continua a ispirare la ricerca scientifica, offrendo nuove speranze per la medicina e l’esplorazione spaziale.
Lo studio è stato pubblicato su Nature Biomedical Engineering.
