Когато руските сили окупираха Запорожката атомна електроцентрала (ЗАЕЦ) в Украйна преди повече от година, всяка страна обвини другата в безразсъдство и саботаж, които биха могли да повредят централата, предизвиквайки ядрена авария. Сега, след три десетилетия изследвания и разработки, учените тестват хапче, което може да помогне за отстраняването на радиоактивни частици от телата на облъчени жертви, ако се случи такъв инцидент, пише "Нешънъл Джиографик".
Заплахата от ядрено замърсяване - чрез война или авария в атомна електроцентрала - винаги е била голяма в общественото въображение. Печално известното разтопяване на реактора в атомната електроцентрала в Чернобил през 1986 г. доведе до 28 смъртни случая от остро радиационно отравяне, 350 000 евакуации и хиляди случаи на рак на щитовидната жлеза. И макар че най-тежката ядрена авария в Съединените щати (Три Майл Айлънд в Пенсилвания) не предизвика подобно нарастване на рак, безопасността на 53-те атомни електроцентрали в страната остава постоянен проблем - особено след терористичните атаки на 11 септември .
Скоро след това имаше големи усилия от страна на правителството на САЩ да финансира изследвания за разработване на нови медицински противодействия срещу ядрени заплахи, казва Ребека Абергел, неорганичен химик със съвместни назначения в Калифорнийския университет, Бъркли и Националната лаборатория на Лорънс Бъркли (LBNL). Сега Абергел и нейните сътрудници в SRI International, изследователски институт в Калифорния, започнаха клинични изпитвания за обещаващо лекарство, което се появи в резултат на тези усилия - HOPO 14-1 - което работи върху радиоактивни замърсители като уран и плутоний.
Изпитванията от фаза 1 ще тестват безопасността на HOPO 14-1 при малка популация от здрави хора.
Различните форми на радиация
Ние всички сме изложени на йонизиращо лъчение - общ термин за лъчение, способно да отделя електрони от атоми и молекули - защото цялата вселена се "къпе" в него.
Когато нестабилен атом се разпадне, енергията се освобождава чрез радиация. Тази радиация може да се появи в няколко вида - всеки със свои собствени характеристики. Гама лъчите, например, са електромагнитни вълни, които могат да проникнат дълбоко в тялото и често се използват в медицински контекст като изображения или терапия на рак. Алфа радиацията, от друга страна, идва от енергийни, положително заредени частици, изхвърлени от ядрото на атома. Кожата ни може да спре тези частици по пътя им, но когато вещества, които излъчват алфа радиация - като плутоний - навлязат в тялото ни, те непрекъснато облъчват околната тъкан, проникват в костите ни и унищожават имунните клетки в костния мозък, излагайки ни на риск от инфекция, рак и смърт.
Мръсните бомби, например, разпръскват радиоактивен материал (като цезий или уран), който можем да вдишаме или който може да проникне в рани, докато разтапянето на ядрен реактор може да замърси водата и въздуха с радиоактивен йодин и цезий.
Колко радиация ни вреди обаче зависи от дозата и времето на експозиция. Медицинска компютърна томография (CT) сканира около 10 mSv експозиция, докато хората, които работят редовно с радиация, трябва да попадат в безопасна граница от 50 mSv на година. Взрив от 4000 mSv йонизиращо лъчение при едно излагане често е фатален, разрушава връзките в нашата ДНК и причинява широко разпространена органна недостатъчност.
Но пътят на доставка е важен. Можем да избягваме или да се предпазваме от външни източници на радиация като рентгенови машини. Вътрешното замърсяване обаче трябва да бъде отстранено, за да се спрат вредните му ефекти.
Лечение на радиационно отравяне
В продължение на десетилетия, ако сте имали радиационно отравяне, вашите възможности са били ограничени. Отравяне чрез актиниди - радиоактивните, редкоземни метали, често използвани в атомни оръжия и атомни електроцентрали - може да се лекува само с химикал, наречен диетилентриамин пентаацетат (DPTA), например. Одобрен от FDA през 60-те години на миналия век, DPTA е хелатор - молекули, които хващат токсични метали и ги транспортират до бъбреците, където излизат от тялото чрез урината.
Но DPTA дойде със сериозни предупреждения. Той работи само върху три актинида: плутоний, америций и кюрий. И съединението трябваше да се приложи бързо; в рамките на 24 часа след излагане или лекарството ще стане много по-малко ефективно, тъй като радиоактивните замърсители се натрупват в тъканите и органите на тялото. Освен това DPTA трябваше да се прилага интравенозно от медицински специалист, което го прави непрактично да се използва при сценарии с масови произшествия. Но по-тревожна е тенденцията на DPTA да "попива" и основни минерали, от които телата ни се нуждаят - като калций и цинк.
"Можете да причините много щети на минералния баланс в тялото си с продължителна употреба", казва Джулиан Рийс, съосновател на HOPO Therapeutics, компания, която проучва комерсиални приложения на HOPO 14-1 и бивш постдоктор при Abergel в LBNL.
Вдъхновение от микроскопични химици
За да създадат по-добър хелатор за тези радиоактивни вещества, учените се обърнаха към природата - по-специално към бактериите и как те транспортират желязо.
Желязото е основно хранително вещество за много организми. И така, бактериите са развили изключително специфични хелатори, за да го уловят. "По време на инвазия в гостоприемната система, бактериите изпращат молекули, наречени сидерофори - които изолират желязото, образуват много стабилни комплекси с него и го връщат обратно в бактериалната клетка", казва Абергел, който също е съосновател на HOPO Терапевтика.
Вдъхновени от тези микробни химици и използвайки химическите прилики между желязото и тежките метали, Кенет Реймънд и Патриша Дърбин - дипломираните съветници на Абергел в UC Berkeley - започнаха да проектират хелатори за тежки метали преди три десетилетия.
HOPO 14-1, лекарството, което в момента е в клинични изпитвания, се очертава като водещ кандидат - с афинитет към уран, нептуний, плутоний, америций и кюрий. Някои от тези метали са големи, така че трябва хелаторът "да може напълно да се увие около него", казва Абергел. С четири молекулярни "нокътя" и две места за свързване на нокът, HOPO 14-1 може да хване целеви радиоактивен метал на осем места, да го закрепи здраво и да го изпрати в червата за елиминиране с изпражненията.
В същото време лекарството изглежда не улавя калций или други физиологично важни молекули, което го прави по-малко токсичен от DPTA. Дори при 100 пъти по-голяма от нормалната доза HOPO 14-1 в човешки клетки, култивирани в лаборатория, продължават да функционират и изглеждат нормални.
За разлика от DPTA, той остава ефективен, когато се прилага до 48 часа преди или седем дни след излагане на радиация. Удължаването на този прозорец е важно, защото често "след промишлени аварии може да има известно време, преди да достигнем до пациентите", казва Дейвид Касат, радиационен биолог от Програмата за радиационни и ядрени противодействия към Националния институт по алергии и инфекциозни болести (NIAID) в Мериленд.
Саша Гуневардена, кардиолог в Университета на Мичиган и лекар-изследовател за клиничното изпитване Фаза I, е може би най-развълнуван, че HOPO 14-1 се предлага под формата на хапчета. "Това е по-лесно и по-практично решение от други неща, които съществуват в момента", казва Гудневардена. Хапчетата могат да бъдат пуснати от въздуха в замърсени зони, например, така че хората да могат сами да си прилагат лекарството, без да е ненужно да се излагат на радиация лицата, които първи реагират.
Абергел обаче отбелязва, че HOPO 14-1 не би могъл да лекува жертви на ядрена детонация като Хирошима, които биха били подложени на външно облъчване. Но все пак би било полезно за тези, които са достатъчно далеч, за да избегнат първоначалния взрив, но все пак са в радиуса на радиоактивните утайки.
Хапче за радиоактивни и други токсични метали
"Много е удовлетворяващо" да бъдем на етап клинични тестове, казва Поли Чанг, радиационен биолог в SRI International и чест сътрудник на Абергел. Но подготвителната работа за достигане на тази точка обхваща десетилетия и институции, вариращи от университетски лаборатории до изследователски институти с нестопанска цел до финансирани от правителството агенции.
HOPO 14-1 е важна част от ядрения пъзел, но това е една от няколкото стратегии, които NIAID финансира, казва Андреа ДиКарло-Коен, директор на Програмата за радиация и ядрени противодействия в NIAID. "Това, което ние като програма се занимаваме, е да подобрим медицинската готовност на правителството на САЩ" в случай на радиационна авария или атака.
Междувременно Рийс и Абергел каталогизират други употреби на HOPO 14-1 като хелатор за нерадиоактивни, но въпреки това токсични метали като олово и кадмий. Тъй като една трета от децата в света са засегнати от отравяне с олово, Рийс вижда проблема като "огромна незадоволена нужда".
Премахването на гадолиний, съставка на контрастното багрило, използвано при ЯМР, е друго потенциално приложение на HOPO 14-1. Някога смятан за безвреден, изследователите откриха, че гадолиният може да живее в костите, мозъка и други органи - потенциално причинявайки болки, загуба на паметта и други хронични оплаквания. Когато се прилага непосредствено преди или веднага след ядрено-магнитен резонанс, HOPO 14-1 може да предотврати отлагането на до 96 процента от гадолиния в органите, показват тестове при мишки.
Прочети още
Според ДиКарло-Коен именно тези по-ежедневни употреби на HOPO 14-1 ще гарантират, че САЩ разполагат с достатъчно запаси, когато са необходими. Ако отстраняването на гадолиний стане обичайна клинична практика, например, тогава болниците ще имат HOPO 14-1 под ръка и на разположение (за всеки случай).
За Райън Марино, спешен лекар и медицински токсиколог в Университетските болници в Кливланд Медицински център, пристигането на HOPO 14-1 на пазара не може да дойде достатъчно скоро.
"Едно от притесненията, които имах, е, че не винаги има налични лечения или може да е трудно да се получат", казва Марино, който не е участвал в изследването на HOPO 14-1. "Така че това може да промени играта."
