นวัตกรรมในการใช้อนุภาคนาโนป้องกันความเสียหายจากรังสี

รังสีรักษา ใช้สำหรับทำลายเซลล์เนื้องอก แต่เนื่องจากรังสีทำให้เซลล์ปกติเสียหายไปด้วย แพทย์จึงต้องจำกัดปริมาณรังสีที่ใช้ เมลานิน เป็นเม็ดสีที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ซึ่งทำให้ผิวหนังและเส้นผมมีสี ช่วยป้องกันผิวหนังจากแสงแดด และรังสีบางชนิด

ดร. Ekaterina Dadachova ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านเวชศาสตร์นิวเคลียร์ จุลชีววิทยา และภูมิคุ้มกันวิทยา กล่าวว่า “เทคนิคในการป้องกันเซลล์ปกติจากการทำลายของรังสี จะทำให้แพทย์สามารถใช้ปริมารรังสีที่สูงขึ้นในการทำลายเนื้องอก ช่วยให้การรักษามีประสิทธิภาพสูงขึ้น ”

ดร.  Dadachova กล่าวว่า “เราต้องการหาทางใส่เมลานินนี้ลงไปในไขกระดูก ซึ่งเป็นที่ทีเลือดถูกสร้างขึ้นมา สเตมเซลล์ของไขกระดูกที่ใช้สร้างเลือดมีความไวและถูกทำลายได้ง่ายจากผลรังสี”

ดร. Dadachova และเพื่อนร่วมงานได้พยายามที่จะบรรจุเมลานินลงไปในอนุภาคขนาดเล็ก ซึ่งจะไม่ถูกจับไว้ที่ปอด ตับ หรือม้าม โดยได้เตรียมอนุภาคนาโนของเมลานิน (melanin nanoparticles) ในห้องทดลอง โดยการเคลือบอนุภาคซิลิกาหรือเม็ดทรายขนาดเล็ก (เส้นผ่าศูนย์กลาง 20 นาโนเมตร) ด้วยเม็ดสีเมลานินหลายชั้น

นักวิจัยพบว่าอนุภาคเหล่านี้สามารถอยู่ในไขกระดูกได้หลังจากที่ฉีดเข้าไปในหนูทดลอง ในการทดลองหลายๆ ครั้ง ได้พบว่าอนุภาคนาโนเหล่านี้สามารถป้องกันไขกระดูกของหนูที่ได้รับรังสีสองชนิด

ในการทดลองครั้งแรก หนูกลุ่มหนึ่งถูกฉีดด้วยอนุภาคนาโน ขณะที่กลุ่มที่สองไม่ได้ฉีด 3 ชั่วโมงหลังจากนั้น ทั้งสองกลุ่มถูกนำไปฉายรังสีทั้งตัว ในช่วง 30 วันต่อมา นักวิจัยได้ติดตามผลเลือดของหนู เพื่อหาสัญญาณที่แสดงว่าไขกระดูกถูกทำลาย เช่น การลดลงของเม็ดเลือดขาวและเกร็ดเลือด

เมื่อเปรียบเทียบผลกับกลุ่มควบคุม กลุ่มที่ได้รับอนุภาคนาโนของเมลานินก่อนได้รับรังสี มีอาการดีกว่ากันมาก ระดับของเม็ดเลือดขาวและเกร็ดเลือดลดลงน้อยกว่ากันมาก ตัวอย่างเช่น 10 วันหลังจากได้รับรังสี หนูกลุ่มที่ได้รับอนุภาคนาโนของเมลานิน มีระดับของเกร็ดเลือดลดลงร้อยละ 10 ขณะที่หนูที่ไม่ได้รับ มีเกร็ดเลือดลดลงร้อยละ 60 นอกจากนั้น ระดับของเม็ดเลือดขาวและเกร็ดเลือดก็กลับคืนสู่ภาวะปกติเร็กว่าหนูในกลุ่มควบคุม

การรักษาด้วยวิธีนี้ใช้สารรังสีเป็นไอโซโทปโดยติด (piggybacked) ลงบนแอนติบอดีที่เชื่อมอยู่กับเมลานิน เมื่อฉีดเข้าไปในเส้นเลือด แอนติบอดีที่ติดกับอนุภาคของเมลานิน จะแยกจากกันโดยเซลล์ที่อยู่ภายในก้อนมะเร็ง ขณะที่ไอโซโทปจะปลดปล่อยรังสีออกไปทำลายเซลล์มะเร็งที่อยู่บริเวณก้อนมะเร็ง

ในการทดลองที่สอง ก้อนมะเร็งมีขนาดลดลงในหนูทดลองทั้งสองกลุ่ม แสดงว่าอนุภาคนาโนของเมลานินไม่ได้ไปรบกวนประสิทธิภาพการทำงานของการรักษาด้วยรังสี ขณะเดียวกัน อนุภาคนาโนของเมลานินทำหน้าที่ป้องกันความเสียหายจากรังสีให้กับไขมันกระดูก โดยระหว่างวันที่ 3 และวันที่ 7 หลังจากทำรังสีรักษาด้วยไอโซโทปแอนติบอดี หนูที่ฉีดด้วยอนุภาคนาโนมีจำนวนเม็ดเลือดขาวลดลงน้อยกว่าหนูที่ไม่ได้ฉีดด้วยอนุภาคนาโน

ดร. Arturo Casadevall ศาสตราจารย์ด้านการแพทย์และจุลชีววิทยา ซึ่งเป็นผู้ร่วมวิจัย กล่าวว่า “ความสามารถในการป้องกันไขกระดูกจะทำให้แพทย์สามารถใช้รังสีรักษาในการทำลายเซลล์มะเร็งได้มากขึ้น”

อนุภาคนาโนบางส่วนยังสามารถตรวจพบได้ในไขกระดูกภายหลังจากฉีดเข้าไปแล้ว 24 ชั่วโมง ซึ่งไม่ได้มีปัญหาแต่อยางใด   ดร. Dadachova กล่าวว่า “อนุภาคนาโนไม่ได้ทำให้เกิดความเสียหายกับไขกระดูก และจะถูกนำออกทันทีโดยเซลล์เม็ดเลือดขาว”

นายแพทย์ Andrew Schweitzer จากสถาบันการแพทย์ Howard Hughes ซึ่งได้รับทุนและเป็นหัวหน้าทีมของโครงการที่สถาบันการแพทย์ที่  Einstein กล่าวว่า “ผลการศึกษาครั้งนี้ จะส่งเสริมให้มีการใช้เมล่านินในด้านอื่น รวมทั้งการป้องกันรังสีให้กับเนื้อเยื่อที่ไวต่อรังสีในส่วนอื่น เช่น ทางเดินอาหาร”

ดร. Dadachova คาดว่า การทดลองทางคลินิกในการใช้อนุภาคนาโนของเมลานิน เพื่อช่วยป้องกันผู้ป่วยมะเร็งในการบำบัดด้วยรังสีรักษาจะมีการดำเนินต่อไปภายใน 2-3 ปี  และได้ทิ้งท้ายว่าอนุภาคนาโนของเมลานินสามารถประยุกต์ใช้ทางด้านอื่นได้ด้วย ตัวอย่างเช่น ป้องกันเจ้าหน้าที่ที่เข้าไปทำความสะอาดในบริเวณที่เกิดอุบัติเหตุทางนิวเคลียร์ ป้องกันนักบินอวกาศจากรังสีที่มาจากอวกาศ หรือป้องกันป้องชาชนเมื่อมีการโจมตีด้วยอาวํนิวเคลียร์