Auteur Vivian Lammerse - scientias.nl

Een eiwit dat beerdiertjes helpt overleven in extreme omstandigheden, zou ook mensen kunnen helpen om DNA-schade door bestraling te verminderen.

Beerdiertjes zijn één van de meest weerbarstige diertjes op onze planeet. Zo kun je ze volledig uit laten drogen, bevriezen tot nabij het absolute nulpunt of verhitten tot 148 graden Celsius: ze overleven het allemaal. Ook blijken ze duizend keer meer straling te kunnen verdragen dan mensen. Wetenschappers willen nu dat trucje van het beerdiertje afkijken, want mogelijk zou dat kankerpatiënten kunnen helpen.

Bestraling:

Veel kankerpatiënten krijgen bestraling (radiotherapie) als onderdeel van hun behandeling. Maar dit kan flinke bijwerkingen hebben. Het wordt vaak ingezet bij kanker van het hoofd en de nek, waar het de mond of keel kan beschadigen, waardoor het pijnlijk wordt om te eten of drinken. Ook bij gastro-intestinale kankers wordt bestraling vaak toegepast, wat kan leiden tot rectale bloedingen. Hierdoor stoppen of stellen veel patiënten hun behandelingen uit. “Bestraling heeft een grote impact op veel patiënten”, vertelt onderzoeker James Byrne. “Het kan zich uiten in pijnlijke mondzweren die het eten bemoeilijken, tot ernstige gevallen waarbij mensen zo veel pijn hebben dat ze in het ziekenhuis moeten worden opgenomen. Ook kan het leiden tot gewichtsverlies en bloedingen. Het kan behoorlijk gevaarlijk zijn – en daarom willen we hier echt iets aan doen.”

Stralingsschade:

Op dit moment zijn er maar weinig mogelijkheden om stralingsschade bij kankerpatiënten te voorkomen. Er zijn slechts enkele medicijnen die de schade kunnen verminderen. “Bestraling is erg effectief voor veel tumoren, maar we beseffen ook dat de bijwerkingen een beperking kunnen vormen”, zegt onderzoeker Giovanni Traverso. “Er is nog steeds een grote behoefte aan oplossingen die patiënten kunnen helpen het risico op schade aan omliggend weefsel te verkleinen.”

Beerdiertjes:

Traverso en Byrne werken al enkele jaren aan het vinden van nieuwe manieren om stralingsschade te voorkomen. Voor hun nieuwe studie lieten ze zich inspireren door de opmerkelijke overlevingskracht van beerdiertjes. Deze kleine organismen zijn wereldwijd te vinden, vaak in waterige omgevingen, en staan bekend om hun veerkracht in extreme omstandigheden. Wetenschappers hebben ze zelfs naar de ruimte gestuurd, waar ze extreme uitdroging en kosmische straling overleefden.

Eiwit:

Een cruciaal onderdeel van de verdedigingssystemen van beerdiertjes, is een uniek eiwit, Dsup, dat zich hecht aan hun DNA en helpt het te beschermen tegen schade door bestraling. Dit eiwit is essentieel voor de capaciteit van beerdiertjes om stralingsdoses van wel 2.000 tot 3.000 keer hoger dan wat een mens kan verdragen, te overleven.

Dsup:

Tijdens het brainstormen over nieuwe manieren om kankerpatiënten te beschermen tegen bestraling, vroegen de onderzoekers zich af of het mogelijk zou zijn om boodschapper-RNA voor Dsup naar de weefsels van kankerpatiënten te brengen vóór de bestraling. Dit zou de cellen tijdelijk het beschermende eiwit laten maken, zodat het DNA tijdens de behandeling beschermd zou zijn. Na een paar uur zou het mRNA en het eiwit verdwijnen.

mRNA:

Om dit te laten werken, moesten de onderzoekers een manier vinden om mRNA af te leveren die veel eiwit zou maken in de juiste weefsels. Ze testten verschillende deeltjes die bestonden uit polymeer en lipiden, die al eerder goed werkten voor mRNA-aflevering. Ze vonden een deeltje dat het beste werkte voor de dikke darm en een ander dat goed was voor mondweefsel. “We dachten dat we door polymeren en lipiden te combineren, het beste van beide systemen konden benutten voor een krachtige RNA-aflevering”, legt onderzoeker Ameya Kirtane uit. “En dat is precies wat we zagen. Een van de voordelen van onze aanpak is dat we boodschapper-RNA gebruiken, wat tijdelijk het eiwit produceert, en daarom wordt het als veiliger beschouwd dan bijvoorbeeld DNA, dat mogelijk in het genoom van de cellen kan worden opgenomen.”

Muizen:

Nadat de onderzoekers hadden aangetoond dat deze deeltjes mRNA succesvol konden afleveren aan cellen in het lab, onderzochten ze of deze aanpak ook weefsel bij muizen kon beschermen tegen bestraling. Enkele uren voordat de muizen bestraling kregen, injecteerde het team de deeltjes in hun wang of rectum. Bij deze muizen zagen ze dat het aantal dubbelstrengs DNA-breuken door bestraling met 50 procent afnam.

Tumor:

De onderzoekers lieten ook zien dat het beschermende effect van het Dsup-eiwit zich niet buiten de injectieplaats verspreidde, wat belangrijk is omdat ze de tumor zelf niet willen beschermen tegen bestraling. Om de behandeling haalbaarder te maken voor mogelijk gebruik bij mensen, willen de onderzoekers nu een versie van het Dsup-eiwit ontwikkelen die geen immuunrespons veroorzaakt, omdat het oorspronkelijke beerdiertjes-eiwit dat waarschijnlijk wel zou doen.

De bevindingen zijn veelbelovend. Er is echter nog wel verder onderzoek nodig om de technologie geschikt te maken voor gebruik bij mensen. Maar als dat lukt, zou het beerdiertjes-eiwit mogelijk ook bescherming bieden tegen DNA-schade door chemotherapie-medicijnen, zo stellen de onderzoekers. Daarnaast zou het ook kunnen helpen om bestralingbeschadiging bij astronauten in de ruimte te voorkomen.

Bron: www,scientias.nl