Niesporczaki słyną z tego, że potrafią przetrwać trudne warunki, w których większość form życia nie dałaby sobie rady. Wiadomo, że wytrzymują ekstremalne ilości promieniowania jonizującego. Naukowcy wyizolowali białko, które zapewnia niesporczakom ochronę przed promieniowaniem i podali je myszom. Gryzonie te wystawione na promieniowanie odniosły znacznie mniej szkód w DNA. Teraz badacze chcą opracować terapię, która zapewniałaby lepszą ochronę pacjentom onkologicznym podczas radioterapii.
Niesporczaki to stworzenia o długości dochodzącej do około milimetra. Żyją niemal wszędzie, ale najchętniej zasiedlają środowiska wodne lub wilgotne. Z tego powodu nazywane są także niedźwiedziami wodnymi. Ale najbardziej znane są z tego, że potrafią przeżyć w niemal każdych warunkach.
Udaje im się przetrwać w ekstremalnie niskich temperaturach, ale też i w palącym cieple osiągającym nawet 150 st. Celsjusza. Zniosą ciśnienie ponad 6000 atmosfer i potrafią obejść się bez wody przez dziesiątki lat (więcej na ten temat w tekście: Jak niesporczaki potrafią przetrwać bez wody? Badacze odkryli tajemnicę ich sukcesu). Wysłano już je kiedyś na Księżyc (więcej na ten temat w tekście: Niesporczaki mogą przetrwać wystrzelenie z broni palnej, ale czy potrafiłyby przeżyć na Księżycu?), sprawdzano nawet, czy przetrwają splątanie kwantowe (więcej na ten temat w tekście: Niesporczak przeżył splątanie kwantowe? Spór wśród badaczy).
Niesporczaki znane są również z tego, że wytrzymują ekstremalne ilości promieniowania jonizującego. Już 60 lat temu odkryto, że potrafią przetrwać promieniowanie około 1000 razy intensywniejsze niż wynosi śmiertelna dawka dla człowieka. Jak im się to udaje? Okazuje się, że niesporczaki nie są tak naprawdę odporne na promieniowanie jonizujące – takie promieniowanie uszkadza ich DNA, tak jak i innych organizmów, ale niesporczaki posiadają narzędzia, dzięki którym mogą szybko naprawić rozległe uszkodzenia.
Naukowcy z MIT, Harvard Medical School i University of Iowa skorzystali z tych narzędzi i opracowali nową strategię, która może chronić pacjentów onkologicznych przed uszkodzeniami wywołanymi promieniowaniem podczas radioterapii. Ich podejście wykorzystuje białko niesporczaków.
Wyniki oraz opis badań ukazał się na łamach pisma „Nature Biomedical Engineering” (DOI: 10.1038/s41551-025-01360-5).
Białko Dsup
Znaczna część pacjentów onkologicznych otrzymuje radioterapię jako część leczenia. Jednak promieniowanie to może mieć poważne skutki uboczne. Choć terapia celuje w guza nowotworowego, to promieniowanie uszkadza DNA także w zdrowych komórkach, co prowadzi do masowej ich śmierci i stanu zapalnego. Na przykład promieniowanie stosowane w leczeniu nowotworów głowy i szyi może uszkodzić jamę ustną lub gardło, powodując duży ból podczas jedzenia lub picia. Nie ma skutecznego sposobu zapobiegania uszkodzeniom popromiennym u pacjentów onkologicznych, choć istnieje kilka leków, które można podawać w celu zmniejszenia uszkodzeń.
Uczeni od lat szukają nowych sposobów zapobiegania tego typu uszkodzeniom. W nowych badaniach skupili się na białku unikalnym dla niesporczaków. Białko to nazywa się Dsup (damage suppressor) i to dzięki niemu niesporczaki potrafią tolerować wysoki poziomy promieniowania jonizującego. Dsup wiąże się z DNA i pomaga chronić je przed uszkodzeniami wywołanymi promieniowaniem.
Naukowcy zastanawiali się, czy mogliby dostarczyć do tkanek pacjentów onkologicznych, którzy oczekują na radioterapie, mRNA kodujące Dsup. Ich koncepcja zakładała, że takie mRNA tymczasowo skłaniałoby ludzkie komórki do produkcji Dsup, by chroniło DNA pacjentów podczas leczenia. Po kilku godzinach mRNA i białko zostałoby wydalone.
Obiecujące podejście
Naukowcom udało się wyizolować od niesporczaków mRNA, które odpowiada za produkcje Dsup. Udało im się też znaleźć odpowiedni sposób dostarczania mRNA do tkanek docelowych. Bo białko musiało znaleźć się w jądrze komórki, aby działać. Dostarczanie tego białka bezpośrednio do każdej komórki było niewykonalne, a integracja genów Dsup bezpośrednio z DNA wiąże się z innymi problemami.
Następnie badacze sprawdzili, czy to podejście może skutecznie chronić tkanki przed promieniowaniem na mysim modelu. Po wstrzyknięciu mRNA myszom okazało się, że wytworzyły one wystarczająco dużo białka, aby chronić swoje DNA przed uszkodzeniami wywołanymi promieniowaniem. Naukowcy zaobserwowali 50-procentową redukcję liczby pęknięć DNA spowodowanych promieniowaniem.
Wykazali również, że działanie ochronne białka Dsup nie rozprzestrzeniło się poza miejsce wstrzyknięcia, co jest ważne, bo w innym przypadku Dsup mogłoby objąć swoim ochronnym działaniem również komórki nowotworowe. – Jedną z mocnych stron naszego podejścia jest to, że używamy informacyjnego RNA, który tylko tymczasowo wyraża białko, więc jest uważane za znacznie bezpieczniejsze niż coś takiego jak DNA, które może zostać włączone do genomu komórki – powiedział Ameya Kirtane z Harvard Medical School.
Naukowcy w przyszłych badaniach zamierzają opracować wersję białka Dsup, która nie wywołałaby odpowiedzi immunologicznej u ludzi. Następnie zamierzają przetestować to podejście na pacjentach onkologicznych. Białko to mogłoby być również potencjalnie stosowane do ochrony przed uszkodzeniami DNA spowodowanymi przez chemioterapie. Innym możliwym zastosowaniem byłoby zapobieganie uszkodzeniom spowodowanym promieniowaniem u astronautów w kosmosie.
Źródło: Massachusetts Institute of Technology, Science Alert, fot. Wikimedia Commons/ CC BY-SA 2.0/ Goldstein lab – tardigrades
