(PhysOrg.com) -- Nanopartiklar täckta med det naturliga pigmentet melanin kan skydda benmärgen från de skadliga effekterna av strålbehandling mot cancer, enligt forskare vid Albert Einstein College of Medicine vid Yeshiva University som framgångsrikt testade strategin i musmodeller. Resultaten av denna forskning, som regisserades av Ekaterina Dadachova, publicerades i International Journal of Radiation Oncology, Biologi och fysik .
Strålbehandling används för att döda cancerceller och krympa tumörer. Men eftersom strålning också skadar normala celler, läkare måste begränsa dosen. Melanin, det naturligt förekommande pigmentet som ger hud och hår dess färg, hjälper till att skydda huden från de skadliga effekterna av solljus och har visat sig skydda mot strålning. Faktiskt, tidigare forskning av Dr Dadachova och kollegor visade att melanin skyddar mot strålning genom att hjälpa till att förhindra bildandet av fria radikaler, som orsakar DNA-skador, och genom att rensa bort de fria radikaler som bildas.
För att leverera melanin till benmärgen, forskarna bestämde sig för att använda nanopartiklar. "Vi ville ta fram ett sätt att ge skyddande melanin till benmärgen, ” sa Dr Dadachova. "Det är där blod bildas, och benmärgsstamcellerna som producerar blodkroppar är extremt mottagliga för de skadliga effekterna av strålning." Hon och hennes kollegor skapade melaninnanopartiklar genom att belägga 20 nanometer kiseldioxidpartiklar med flera lager av melaninpigment som de syntetiserade i sitt laboratorium.
Forskarna fann att dessa partiklar framgångsrikt fastnat i benmärgen efter att ha injicerats i möss. Sedan, i en serie experiment, de undersökte om deras nanopartiklar skulle skydda benmärgen hos möss som behandlats med två typer av strålning.
I det första experimentet, en grupp möss injicerades med nanopartiklar och en andra grupp inte. Tre timmar senare, båda grupperna exponerades för strålning från hela kroppen. Under de kommande 30 dagarna, forskarna övervakade blodet från mössen, letar efter tecken på benmärgsskada såsom minskat antal vita blodkroppar och blodplättar. Jämfört med kontrollgruppen, de som fick melanin-nanopartiklar före strålningsexponering klarade sig mycket bättre; deras nivåer av vita blodkroppar och blodplättar sjönk mycket mindre hastigt. Tio dagar efter bestrålning, till exempel, Blodplättsnivåerna hade bara sjunkit med 10 procent hos möss som hade fått nanopartiklar jämfört med en minskning med 60 procent hos obehandlade möss. Vidare, nivåerna av vita blodkroppar och blodplättar återgick till det normala mycket snabbare än hos kontrollmössen.
Ett andra experiment bedömde inte bara benmärgsskydd utan om nanopartiklarna kan ha den oönskade effekten att infiltrera och skydda tumörer som riktas mot strålning. Två grupper av möss injicerades med melanomceller som bildade melanomtumörer. Efter att en grupp möss injicerades med melanin-nanopartiklar, båda grupperna fick en experimentell strålbehandling designad av Dr Dadachova och hennes kollegor specifikt för behandling av melanom.
Denna behandling använder en strålningsutsändande isotop som är "piggybacked" på en antikropp som binder till melanin. När det injiceras i blodomloppet, antikropparna låser sig på de fria melaninpartiklarna som frisätts av celler i melanomtumörer. Deras isotoper avger sedan strålning som dödar närliggande melanomtumörceller.
Efter det andra experimentet, melanomtumörerna krympte signifikant och i samma utsträckning i båda grupperna av möss - vilket tyder på att de melaniserade nanopartiklarna inte stör strålbehandlingens effektivitet. Och åter igen, de melaniserade nanopartiklarna förhindrade strålningsinducerad benmärgsskada:mellan den tredje och sjunde dagen efter att antikropp-isotopstrålbehandlingen administrerades, möss injicerade med nanopartiklar upplevde en minskning av vita blodkroppar som var betydligt mindre än vad som inträffade hos möss som inte förbehandlats med nanopartiklar.
Detta arbete beskrivs i detalj i en artikel med titeln, "Melanin-täckta nanopartiklar för skydd av benmärg under strålbehandling av cancer." En sammanfattning av denna artikel finns tillgänglig på tidskriftens webbplats.
