Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Melanina ochroni szpik przed promieniowaniem

Recommended Posts

Radioterapia, czyli naświetlanie promieniowaniem jonizującym, to od dawna stosowany sposób zwalczania nowotworów. Powszechnie znana jest jego największa wada: promieniowanie zabijające komórki rakowe jednocześnie szkodzi również zdrowej tkance. Konieczne jest zatem umiejętne, bardzo ostrożnie dozowanie dawek promieniowania, co ogranicza niestety jego możliwości lecznicze. Na pomysł zmniejszenia szkodliwego oddziaływania promieniowania bez zmniejszania dawek wpadli uczeni z nowojorskiego Uniwersytetu Jesziwy.  

Skupili się oni na jednym z największych zdrowotnych zagrożeń radioterapii: niszczenia komórek szpiku kostnego. To właśnie szpik kostny, a dokładniej zawarte w nim komórki macierzyste, jest producentem krwi w naszych organizmach, jego uszkodzenie powoduje spadek ilości białych ciałek oraz płytek krwi. Ich uwagę zwróciły właściwości melaniny, czyli pigmentu, jaki zawiera ludzka skóra. Pozwala on nam się opalać, daje barwę naszej skórze i włosom, oraz ogranicza on szkodliwe działanie promieniowania ultrafioletowego. Ale jak wykorzystać go do ochrony szpiku kostnego? Jak dostarczyć ochronną substancję do kości?

Rozwiązaniem okazała się... nanotechnologia. Cząstki krzemu o wielkości 20 nanometrów pokryto kilkoma warstwami syntetycznej melaniny i wstrzyknięto doświadczalnym myszom. Jak się okazało, cząsteczki z melaniną osadzają się w szpiku kostnym, pozostając tam przez jakiś czas. Można było przystąpić do testów. Myszy z wstrzykniętą nano-melaniną oraz grupę kontrolną poddano napromieniowaniu typowemu dla radioterapii i badano jego skutki przez trzydzieści dni. Sprawdzano wyniki badań krwi, które są doskonałym znacznikiem stopnia uszkodzenia szpiku.

Myszy poddane ochronnej kuracji miały się dużo lepiej od grupy kontrolnej, spadek ilości białych ciałek i trombocytów, czyli płytek krwi, był dużo mniej gwałtowny: wynosił zaledwie 10% w porównaniu do 60% u myszy bez melaninowej ochrony. Co ważne, również szybkość powrotu parametrów krwi do normy była dużo wyższa. Wykazano zatem, że podana w tej sposób melanina chroni szpik kostny, podczas eksperymentu nie odnotowano również żadnych szkodliwych skutków ubocznych.

 

Świetnie, ale czy nie melanina nie będzie też chronić komórek rakowych?

 

Ponieważ jednak badano w ten sposób myszy zdrowe, drugi eksperyment miał na celu rozwianie wątpliwości, czy aplikowana melanina nie będzie czasem chronić również guzów nowotworowych, co dyskwalifikowałoby ją z planowanych zastosowań. Badanie powtórzono więc na myszach chorych na nowotwór - czerniaka. W leczeniu wykorzystano radioaktywny izotop, którego cząstki przyczepione były do antyciał. Po wstrzyknięciu izotopu do krwioobiegu antyciała przyczepiają się do cząsteczek melaniny, uwalnianych przez komórki rakowe, a promieniowanie zabija je z niewielkiej odległości. Wyniki pokazały, że melaninowe nanocząstki nie przeszkadzają terapii izotopowej: rozmiar guzów zmniejszał się w takim samym stopniu, jak u myszy z grupy kontrolnej. Również tutaj utrzymywało się ponadto ochronne działanie melaniny na szpik kostny.

Krzemowe nanocząstki pokryte melaniną utrzymywały swoją obecność w szpiku nawet do 24 godzin. Ponieważ jednak są bardzo szybko usuwane przez fagocyty, nie powinny stanowić większego problemu, czy zagrożenia, podczas badań nie wykryto żadnych skutków ubocznych.

Możliwość ochrony szpiku kostnego podczas radioterapii pozwoli na stosowanie bardziej intensywnej kuracji, zwalczanie guzów szybciej i skuteczniej, zapewne też może nawet ocalić życie wielu chorym. Rezultaty są tak obiecujące, że planuje się już wykorzystanie melaniny do ochrony innych wrażliwych tkanek ludzkiego organizmu. Na celowniku uczonych będzie teraz analogiczna ochrona komórek układu trawiennego. Możliwe są także pozakliniczne zastosowania melaniny, np. podczas wycieków radioaktywnych, czy u astronautów, którzy są narażeni na duże dawki promieniowania, być może nawet podczas teoretycznych ataków bronią atomową.

Opracowana terapia musi być jeszcze dokładnie przebadana, testy kliniczne, czyli na prawdziwych chorych, rozpoczną się w ciągu dwóch - trzech lat.

W badaniach brali udział naukowcy z Koledżu Medycznego im. Alberta Einsteina na Uniwersytecie Jesziwy: Andrew Schweitzer, Arturo Casadevall, Leo Forchheimer, Julia Forchheimer, Ekarerina Dadachov, Sylvia Olnick, Robert S. Olnick.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Opracowanie planu radioterapii to skomplikowane zadanie, dlatego też nawet pacjenci, którzy potrzebują natychmiastowego wdrożenia leczenia muszą zwykle czekać kilka dni lub dłużej, aż lekarze opracują plan. Okazuje się jednak, że z pomocą może tutaj przyjść sztuczna inteligencja, która odpowiedni plan może przygotować w ułamku sekundy.
      Niektórzy z takich pacjentów wymagają natychmiastowej radioterapii, ale lekarze odsyłają ich do domu i każą czekać. Opracowanie w czasie rzeczywistym planu leczenia jest bardzo ważne. To część naszego projektu, w ramach którego chcemy zaprząc SI do poprawy wszelkich aspektów walki z nowotworami, mówi doktor Steve Jiang, który kieruje Laboratorium Medycznej Sztucznej Inteligencji i Automatyzacji na UT Soutwestern Medical Center.
      Radioterapia to często stosowana metoda walki z nowotworami. Badania pokazują, że w przypadku niektórych nowotworów odroczenie radioterapii o zaledwie tydzień zwiększa ryzyko nawrotu lub rozprzestrzenienia się choroby nawet o 14%. To właśnie takie dane stały się przyczyną, dla której zespół Jianga postanowił wykorzystać SI to pomocy w zaplanowaniu radioterapii. Od rozpoczęcia leczenia po przeliczenie dawek w miarę postępów leczenia.
      Testy przeprowadzone za pomocą specjalnie opracowanego algorytmu wykazały, że jest on w stanie opracować optymalny plan leczenia zaledwie w ciągu 5/100 sekundy od momentu otrzymania danych dotyczących pacjenta.
      Nowo opracowany algorytm korzystał z technik głębokiego uczenia się. Szkolono go na przykładzie 70 osób cierpiących na nowotwór prostaty, a przy uczeniu wykorzystano 4 algorytmy głębokiego uczenia się. Z czasem sztuczna inteligencja nauczyła się opracowywania optymalnego planu leczenia. Okazało się, że w przypadku każdego z tych pacjentów jest on taki sam, jak ten opracowany przez lekarzy.
      To jednak nie wszystko. Algorytm był też w stanie przed każdą kolejną sesją radioterapii błyskawicznie obliczyć prawidłowe dawki promieniowania. Zwykle pacjenci przed każdą sesją przechodzą badanie, na podstawie którego obliczane są dawki.
      Nowy algorytm korzysta z dwóch standardowych modeli obliczania dawki. Jednego szybkiego, który jednak jest mniej precyzyjny, i drugiego bardzo precyzyjnego, który jednak wymaga półgodzinnych obliczeń. SI, porównując na przykładzie wspomnianych 70 pacjentów wyniki obu modeli, nauczyła się, jak wykorzystać szybkość jednego i precyzję drugiego, by w czasie krótszym od sekundy uzyskać precyzyjne wyniki.
      Naukowcy z UT Southwestern Medical Center mają teraz zamiar wykorzystać swój algorytm w codziennej praktyce klinicznej.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Pacjenci z nowotworami powinni mieć ściśle dostosowany program ćwiczeń, który pomoże ochronić serce przed skutkami ubocznymi terapii (kardiotoksycznością).
      Pacjenci onkologiczni są często mniej aktywni niż dorośli bez nowotworów. Bez względu na rodzaj terapii ćwiczenia mają jednak [dla nich] zasadnicze znaczenie - podkreśla dr Flavio D'Ascenzi z Uniwersytetu w Sienie.
      Jak tłumaczą autorzy publikacji z European Journal of Preventive Cardiology, zarówno trening wytrzymałościowy, jak i oporowy stymulują odżywienie mięśnia sercowego. Trening wytrzymałościowy jest uznawany za skuteczniejszy, jeśli chodzi o właściwości przeciwzapalne czy sprawność krążeniową, ale jego uprawianie może być dla pacjentów onkologicznych trudne. Bardziej odpowiednim punktem wyjścia wydaje się więc dla nich trening oporowy (zwłaszcza jeśli weźmie się pod uwagę jego większy potencjał anaboliczny). Trening mięśni wdechowych (ang. inspiratory muscle training, IMT) pomaga wzmocnić mięśnie wdechowe i w ten sposób ograniczyć duszność, szczególnie u pacjentów z nowotworami klatki piersiowej. Konkretne ćwiczenia powinny być dobierane indywidualnie - wyjaśnia D'Ascenzi.
      Choroby sercowo-naczyniowe (ChSN) są częstymi powikłaniami leczenia onkologicznego; terapia upośledza funkcję i budowę serca albo przyspiesza rozwój choroby sercowo-naczyniowej, zwłaszcza gdy występują czynniki ryzyka ChSN, np. nadciśnienie. Należy też pamiętać, że choroby sercowo-naczyniowe i nowotwory dzielą czynniki ryzyka. Z tego względu pacjentom onkologicznym zaleca się, by zdrowo się odżywiali, rzucili palenie, ćwiczyli i kontrolowali wagę.
      Włosi podkreślają, jak ważne jest ustalenie indywidualnego planu ćwiczeń dla każdego pacjenta. Program ćwiczeń powinien się zaczynać tak szybko, jak to możliwe, nawet przez wdrożeniem leczenia, np. chemioterapii.
      D'Ascenzi i inni twierdzą, że formułowanie programu ćwiczeń to zadanie dla multidyscyplinarnego zespołu, złożonego z onkologów, kardiologów, fizjoterapeutów, pielęgniarek, dietetyków i psychologów. Na początku, by ocenić reakcję na aktywność fizyczną, trzeba by przeprowadzić np. badania spiroergometryczne czy określić próg mleczanowy. Później określa się odpowiednią dawkę ćwiczeń (tak jak się to robi w odniesieniu do leków), w tym intensywność, typ treningu oraz jego objętość (liczbę godzin bądź minut treningu tygodniowo).
      Zdefiniowanie intensywności i objętości ćwiczeń jest ważne dla zmaksymalizowania korzyści wynikających z aktywności i jednoczesnego ograniczenia zmęczenia mięśni, zmęczenia ogólnego i zaburzeń snu.
      Trwająca terapia nie jest, wg Włochów, przeciwwskazaniem do ćwiczeń, ale przed podjęciem nowej aktywności pacjenci powinni się skonsultować z lekarzem. Należy też pamiętać, że chorzy z niskim poziomem hemoglobiny powinni unikać aktywności o dużej intensywności, osobom z małopłytkowością nie zaleca się zaś uprawiania sportów kontaktowych. W grupach zagrożonych łamliwością kości trzeba, oczywiście, unikać aktywności zwiększających ryzyko złamań. Duszności czy zmęczenie wymagają dogłębniejszego zbadania. Jeśli wykluczy się problemy zdrowotne, warto pamiętać, że ćwiczenia mogą pomóc w walce ze zmęczeniem, czyli objawem często występującym u chorych z nowotworami.
      Aktywność fizyczna przed, w trakcie i po terapii przeciwnowotworowej może przeciwdziałać negatywnemu wpływowi leczenia na układ sercowo-naczyniowy. Dodatkowo może usunąć takie objawy, jak mdłości i zmęczenie, a także zapobiec niepożądanym zmianom w zakresie wagi.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przeszczepienie starym myszom szpiku kostnego młodych gryzoni zapobiega pogorszeniu funkcji poznawczych - pamięci i zdolności uczenia.
      Choć wcześniejsze badania pokazywały, że przetoczenie krwi młodych myszy może odwrócić spadek formy poznawczej u starych osobników, nie było do końca wiadomo, czemu się tak dzieje - podkreśla prof. Helen Goodridge z Cedars-Sinai. Nasze badania sugerują, że odpowiedzi należy szukać w specyficznych właściwościach młodych komórek krwi.
      Jeśli podobne procesy uda się potwierdzić u ludzi, utoruje to drogę nowym terapiom spowalniającym postępy chorób neurodegeneracyjnych, np. alzheimera (ChA).
      W ramach eksperymentu 18-miesięczne myszy dostawały szpik myszy 4-miesięcznych albo osobników w swoim wieku. Pół roku później zbadano ich aktywność, zdolność uczenia, a także pamięć przestrzenną i roboczą. Okazało się, że gryzonie, którym przeszczepiono szpik młodych myszy, wypadały o wiele lepiej niż osobniki, które otrzymały stary szpik. Co istotne, wypadały lepiej również od grupy kontrolnej, która nie przeszła żadnego przeszczepu.
      Gdy później zbadano hipokamp, strukturę mózgu ważną dla pamięci, stwierdzono, że choć liczba neuronów była w przybliżeniu taka sama, u biorców młodego szpiku zachowało się więcej synaps niż u biorców starego szpiku.
      Pogłębione badania ujawniły przyczynę tego zjawiska. Komórki krwi powstające w młodym szpiku zmniejszały aktywację mikrogleju, czyli rezydentnych makrofagów z mózgu, które z jednej strony dbają o stan zdrowia neuronów, z drugiej jednak mogą stać się nadreaktywne i rozłączać synapsy. Przy niższej liczbie nadreaktywnych komórek mikrogleju neurony będą się mieć dobrze, a jednocześnie przetrwa więcej połączeń między nimi.
      Nasze prace wskazują, że spadek funkcji poznawczych u myszy można znacząco zredukować, dostarczając młode komórki krwi, które zapobiegną utracie synaps w przebiegu starzenia - opowiada dr Clive Svendsen.
      Zespół Svendsena pracuje nad "personalizowanymi" młodymi krwiotwórczymi komórkami macierzystymi. W przyszłości mogłyby one pomóc w zastąpieniu własnych postarzałych komórek macierzystych i znaleźć zastosowanie w zapobieganiu spadkowi możliwości poznawczych czy chorobom neurodegeneracyjnym.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Technologia akceleratorowa, nad którą pracują naukowcy z Centrum Liniowego Akceleratora Stanforda (SLAC) i Uniwersytetu Stanforda, ma ograniczyć skutki uboczne radioterapii przez znaczne skrócenie czasu sesji: z minut do poniżej sekundy.
      Ostatnio ekipie ze SLAC i Uniwersytetu Stanforda przyznano dofinansowanie. Dzięki niemu uda się rozwinąć 2 metody terapii: jedną wykorzystującą protony i drugą bazującą na promieniowaniu rentgenowskim. W obu chodzi o to, by "zbombardować" komórki nowotworowe tak szybko, by narządy i inne tkanki nie miały czasu, by się przemieścić w czasie ekspozycji. To zmniejsza ryzyko, że promieniowanie uszkodzi zdrowe tkanki wokół guza. W ten sposób terapia przeciwnowotworowa stanie się bardziej precyzyjna.
      Dostarczanie dawki promieniowania z całej sesji za pośrednictwem pojedynczego błysku trwającego poniżej sekundy może być ostatecznym sposobem na poradzenie sobie ze stałym ruchem narządów i tkanek [...] - podkreśla prof. Billy Loo ze Szkoły Medycznej Stanforda.
      By wystarczająco skutecznie dostarczać promieniowanie o wysokiej intensywności, potrzebujemy struktur akceleratorowych, których moc jest kilkaset razy większa od dzisiejszych technologii. Finansowanie, które nam przyznano, pomoże je zbudować - dodaje Sami Tantawi, prof. fizyki cząstek i astrofizyki w SLAC.
      W ramach projektu PHASER będzie rozwijany system dla promieniowania rentgenowskiego. Skonstruowane w ubiegłych latach prototypy części do akceleratorów działają tak, jak przewidywały symulacje i torują drogę rozwiązaniom zapewniającym więcej mocy przy mniejszych rozmiarach.
      W kolejnym etapie [...] ocenimy ryzyko związane z technologią, co w ciągu 3-5 lat powinno doprowadzić do powstania pierwszego prawdziwego urządzenia, które zostanie wykorzystane do testów klinicznych - zaznacza Tanawi.
      Amerykanie zaznaczają, że zasadniczo protony są dla zdrowej tkanki mniej szkodliwe od promieniowania rentgenowskiego, bo dzięki masie cząstek (protonów) można precyzyjnie kontrolować uwalnianie energii (początkowo protony oddają stosunkowo nieduże ilości energii do tzw. chmur elektronowych tkanek, przez które przechodzą, a na końcu ich drogi dochodzi do tzw. efektu hamowania; długość drogi hamowania, która mieści się już w chorej tkance, to ok. 1-4 mm). Terapia protonowa wymaga jednak większych urządzeń do przyspieszania cząstek i dostosowywania ich energii. Potrzebne są też bardzo ciężkie magnesy, które obracając się wokół pacjenta, nakierowują wiązkę na cel.
      Chcemy zaproponować innowacyjne metody manipulowania wiązkami protonów. Dzięki nim przyszłe urządzenia będą prostsze, bardziej kompaktowe i szybsze - opowiada Emilio Nanni ze SLAC.
      Dzięki 1,7-mln grantowi z DoE (Departamentu Energii) staje się to wykonalne. Teraz możemy zaawansować prace nad projektowaniem, produkcją i testami struktury akceleratorowej podobnej do tej z projektu PHASER [...].
      Mówiąc o korzyściach związanych z rozwijaną metodą akceleratorową, naukowcy dodają, że podczas badań na myszach widać było, że gdy dawkę promieniowania podawano bardzo szybko, zdrowe komórki nie były tak bardzo uszkadzane, a oddziaływanie na komórki guza okazywało się co najmniej takie samo, jak przy konwencjonalnej długiej ekspozycji. Jeśli wyniki uda się powtórzyć na ludziach, będzie można mówić o całkiem nowym paradygmacie w zakresie radioterapii - podkreśla Loo.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W przypadku pewnych nowotworów szanse na przeżycie są u mężczyzn niższe niż u kobiet. Naukowcy z Uniwersytetu w Melbourne analizowali 25 typów nowotworów. Rokowania mężczyzn były gorsze w 11 z nich. Generalnie różnice międzypłciowe były największe u ludzi zdiagnozowanych w młodszym wieku.
      Oprócz tego autorzy publikacji z pisma Cancer Causes & Control stwierdzili, że wskaźnik przeżycia jest gorszy dla kobiet w przypadku raka miedniczki nerkowej i moczowodu oraz pęcherza i że dla 12 nowotworów nie ma różnic względnego przeżycia.
      Naukowcy wykorzystali bazę danych pacjentów w wieku 15-99 lat (240.801 mężczyzn i 173.773 kobiet) z Wiktorii, u których wybrane pierwsze nowotwory pierwotne zdiagnozowano w latach 1982-2015. Nie uwzględniono nieczerniakowych nowotworów skóry, nowotworów płciowospecyficznych, raków sutka, a także nowotworów zgłoszonych tylko w sekcjach zwłok i aktach zgonu.
      Okazało się, że wskaźnik 5-letniego względnego przeżycia dla wszystkich 25 typów nowotworów łącznie był niższy dla mężczyzn. Wskaźnik nadumieralności mężczyzn (z poprawką m.in. na wiek) wynosił 1,13.
      Rokowania gorsze dla mężczyzn stwierdzono w przypadku: nowotworów głowy i szyi, raka przełyku, raka jelita grubego/odbytnicy, raka trzustki, raka płuc, nowotworów kości, czerniaka, międzybłoniaka, chłoniaka nieziarniczego, raka nerki oraz nowotworów tarczycy. Rokowania kobiet były gorsze w przypadku raka miedniczki nerkowej i moczowodu oraz pęcherza.
      Międzypłciowe różnice w zakresie przeżywalności raków jelita grubego i trzustki spadły od 1982 r. do tego stopnia, że nie są już oczywiste. Dla odmiany w przypadku raka płuc rokowania są teraz dla mężczyzn bardziej niekorzystne.
      Jak widać, przeżywalność jest u mężczyzn niższa w przypadku wielu nowotworów. Powody nie są znane, ale naukowcy mają parę teorii. Wspominają m.in. o różnicach dotyczących udziału w badaniach przesiewowych, etapie zaawansowania choroby w momencie postawienia diagnozy, częstości występowania chorób towarzyszących, opcjach leczenia, a także zachowaniach związanych ze zdrowiem (trybie życia).
      Identyfikacja i zrozumienie złożonych mechanizmów leżących u podłoża międzypłciowych różnic w przeżywalności pomoże opracować skuteczne interwencje [...], które poprawią rokowania zarówno mężczyzn, jak i kobiet - podsumowuje Nina Afshar.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...