Los tardígrados, también conocidos como osos de agua o cerditos de musgo, son microorganismos diminutos pero resistentes capaces de sobrevivir a las condiciones más duras, como sequías severas, radiación, ambientes con poco oxígeno y temperaturas altas y bajas.

Los científicos llevan mucho tiempo fascinados por su resistencia a la radiación, sobre todo porque alrededor del 60 % de los pacientes oncológicos de EE. UU. reciben radioterapia, que, a pesar de ser necesaria, puede causar efectos secundarios graves y difíciles de manejar.

Ahora, investigadores del MIT, el Brigham and Women’s Hospital y la University of Iowa creen que una proteína única de los tardígrados podría ser la clave para proteger a los pacientes oncológicos de los efectos secundarios de la radiación.

Para probar su idea, los científicos inyectaron a ratones ARNm que codificaba esta proteína y descubrieron que producía suficiente cantidad para proteger el ADN de las células del daño inducido por la radiación.

Giovanni Traverso, doctor, profesor asociado de ingeniería mecánica en el MIT y gastroenterólogo en el Brigham and Women’s Hospital, y autor principal del estudio, dijo en un comunicado:

“La radiación puede ser muy útil para muchos tumores, pero también reconocemos que los efectos secundarios pueden ser limitantes. Existe una necesidad no satisfecha con respecto a ayudar a los pacientes a mitigar el riesgo de dañar el tejido adyacente”.

Fotografía de un tardígrado hecha con microscopio electrónico. Crédito de imagen: Sinclair Stammers / UNC

La ciencia detrás de la investigación

La radioterapia se utiliza a menudo para los cánceres que afectan a la boca y la garganta, pero puede causar daños importantes en estas zonas, haciendo que comer y beber sea extremadamente doloroso. También se utiliza habitualmente para los cánceres gastrointestinales y puede provocar efectos secundarios como sangrado rectal.

James Byrne, doctor, profesor adjunto de oncología radioterápica en la University of Iowa y autor principal del estudio, dijo en un comunicado:

“Esto afecta a un gran número de pacientes y puede manifestarse en algo tan simple como llagas en la boca, que pueden limitar la capacidad de una persona para comer porque es muy doloroso, hasta requerir hospitalización porque la gente sufre terriblemente por el dolor, la pérdida de peso o el sangrado. Puede ser bastante peligroso, y es algo que realmente queríamos intentar solucionar”.

Inspirados en los tardígrados

Los investigadores explican que llevan años intentando prevenir el daño por radiación. Ahora, parece que se han inspirado en los tardígrados, un grupo de diminutos organismos lo suficientemente resistentes como para sobrevivir al espacio, a la deshidratación extrema y a la radiación cósmica.

Por eso, el equipo ha centrado ahora su atención en una proteína única llamada Dsup, que se une al ADN y lo protege de los daños causados por la radiación. Esta proteína nuclear altamente cargada es una de las principales razones por las que los tardígrados pueden soportar dosis de radiación de 2.000 a 3.000 veces superiores a las de las personas.

El equipo consideró el uso de ARNm, que transporta información proteica del ADN al citoplasma de la célula, para administrar Dsup a los tejidos del paciente antes del tratamiento con radiación. Esto haría que las células produjeran temporalmente la proteína, protegiendo así el ADN durante la radiación. El ARNm y la proteína se descompondrían naturalmente en cuestión de horas, sin dejar rastro.

Para que esto funcionara, el equipo examinó partículas de administración de polímeros y lípidos, conocidas por su transporte eficiente de ARNm. Identificaron una adecuada para el colon y otra optimizada para el tejido bucal.

Prevención del daño por radiación

Después de que estas partículas entregaran con éxito el ARNm a las células cultivadas en laboratorio, los investigadores probaron si el método podía proteger eficazmente el tejido de la radiación en un modelo de ratón.

Ameya Kirtane, doctora, profesora de medicina en la Facultad de Medicina de Harvard y una de las autoras principales del estudio, dijo en un comunicado:

“Pensamos que tal vez combinando estos dos sistemas, polímeros y lípidos, podríamos obtener lo mejor de ambos mundos y conseguir una entrega de ARN muy potente. Y eso es esencialmente lo que vimos.

Uno de los puntos fuertes de nuestro enfoque es que estamos utilizando un ARN mensajero, que solo expresa temporalmente la proteína, por lo que se considera mucho más seguro que algo como el ADN, que puede incorporarse al genoma de las células”.

Científicos creen que una proteína única de los tardígrados podría ser la clave para proteger a los pacientes oncológicos de los efectos secundarios de la radiación. Crédito de imagen: depositphotos.com

Los científicos inyectaron las partículas en la mejilla o en el recto varias horas antes de administrar una dosis de radiación comparable a la utilizada en el tratamiento del cáncer. Se sorprendieron al descubrir una reducción del 50 % en la cantidad de roturas de ADN bicatenario causadas por la radiación.

Además, el efecto protector de la proteína Dsup se mantuvo localizado en el lugar de la inyección, lo que garantizaba que el tumor en sí no quedara protegido del tratamiento de radiación. Los investigadores tienen previsto desarrollar una versión modificada de la proteína Dsup que no desencadene una respuesta inmunitaria, como probablemente haría la proteína original del tardígrado.

Si se adapta para uso humano, los científicos creen que la proteína podría ofrecer una protección más amplia contra los daños relacionados con la radiación, incluida la prevención del daño en el ADN causado por los medicamentos de quimioterapia y la posibilidad de proteger a los astronautas de la radiación en el espacio.

Los hallazgos de la investigación titulada “Radioprotection of healthy tissue via nanoparticle-delivered mRNA encoding for a damage-suppressor protein found in tardigrades” han sido publicados en la revista Nature Biomedical Engineering.

[FT: MIT News]

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Crédito imagen de portada: depositphotos.com