(PhysOrg.com) -- Nanodeeltjes bedekt met het natuurlijke pigment melanine kunnen het beenmerg beschermen tegen de schadelijke effecten van bestralingstherapie tegen kanker, volgens wetenschappers van het Albert Einstein College of Medicine van Yeshiva University die de strategie met succes in muismodellen hebben getest. De resultaten van dit onderzoek, geregisseerd door Ekaterina Dadachova, werden gepubliceerd in de International Journal of Radiation Oncology, Biologie en natuurkunde .

Bestralingstherapie wordt gebruikt om kankercellen te doden en tumoren te verkleinen. Maar omdat straling ook normale cellen beschadigt, artsen moeten de dosis beperken. melanine, het natuurlijk voorkomende pigment dat huid en haar zijn kleur geeft, helpt de huid te beschermen tegen de schadelijke effecten van zonlicht en het is aangetoond dat het beschermt tegen straling. In feite, eerder onderzoek door Dr. Dadachova en collega's toonde aan dat melanine beschermt tegen straling door de vorming van vrije radicalen te helpen voorkomen, die DNA-schade veroorzaken, en door de vrije radicalen die zich vormen op te ruimen.

Om melanine aan het beenmerg af te geven, de onderzoekers besloten om nanodeeltjes te gebruiken. "We wilden een manier bedenken om beschermende melanine aan het beenmerg te geven, ” zei Dr. Dadachova. “Daar wordt bloed gevormd, en de beenmergstamcellen die bloedcellen produceren, zijn extreem gevoelig voor de schadelijke effecten van straling.” Zij en haar collega's creëerden melanine-nanodeeltjes door 20 nanometer silicadeeltjes te coaten met verschillende lagen melaninepigment die ze in hun laboratorium synthetiseerden.

De onderzoekers ontdekten dat deze deeltjes zich met succes in het beenmerg nestelden nadat ze in muizen waren geïnjecteerd. Vervolgens, in een reeks experimenten, ze onderzochten of hun nanodeeltjes het beenmerg zouden beschermen van muizen die werden behandeld met twee soorten straling.

In het eerste experiment, een groep muizen werd geïnjecteerd met nanodeeltjes en een tweede groep niet. Drie uur later, beide groepen werden blootgesteld aan straling van het hele lichaam. Voor de komende 30 dagen, de onderzoekers volgden het bloed van de muizen, op zoek zijn naar tekenen van beenmergbeschadiging, zoals een verminderd aantal witte bloedcellen en bloedplaatjes. In vergelijking met de controlegroep, degenen die melanine-nanodeeltjes ontvingen vóór blootstelling aan straling deden het veel beter; hun niveaus van witte bloedcellen en bloedplaatjes daalden veel minder snel. Tien dagen na bestraling, bijvoorbeeld, het aantal bloedplaatjes was met slechts 10 procent gedaald bij muizen die nanodeeltjes hadden gekregen, vergeleken met een afname van 60 procent bij onbehandelde muizen. Verder, niveaus van witte bloedcellen en bloedplaatjes veel sneller weer normaal dan bij de controlemuizen.

Een tweede experiment evalueerde niet alleen beenmergbescherming, maar ook of de nanodeeltjes het ongewenste effect zouden kunnen hebben dat ze tumoren infiltreren en beschermen die het doelwit zijn van straling. Twee groepen muizen werden geïnjecteerd met melanoomcellen die melanoomtumoren vormden. Nadat een groep muizen was geïnjecteerd met melanine nanodeeltjes, beide groepen kregen een experimentele bestralingsbehandeling, speciaal ontworpen door Dr. Dadachova en haar collega's voor de behandeling van melanoom.

Deze behandeling maakt gebruik van een straling-emitterende isotoop die "op de rug" wordt gedragen op een antilichaam dat zich bindt aan melanine. Wanneer het in de bloedbaan wordt geïnjecteerd, de antilichamen hechten zich vast aan de vrije melaninedeeltjes die worden afgegeven door cellen in melanoomtumoren. Hun isotopen zenden vervolgens straling uit die nabijgelegen melanoomtumorcellen doodt.

Na het tweede experiment, de melanoomtumoren slonken significant en in dezelfde mate in beide groepen muizen - wat aangeeft dat de gemelaniseerde nanodeeltjes de effectiviteit van de bestralingstherapie niet verstoorden. En nog een keer, de gemelaniseerde nanodeeltjes voorkwamen door straling veroorzaakte beenmergbeschadiging:tussen de derde en de zevende dag nadat de antilichaam-isotoop bestralingstherapie was toegediend, muizen die met nanodeeltjes waren geïnjecteerd, ondervonden een daling van het aantal witte bloedcellen die aanzienlijk minder was dan bij muizen die niet waren voorbehandeld met nanodeeltjes.

Dit werk wordt gedetailleerd beschreven in een document met de titel, "Met melanine bedekte nanodeeltjes voor bescherming van beenmerg tijdens bestralingstherapie van kanker." Een samenvatting van dit artikel is beschikbaar op de website van het tijdschrift.