(Radiazioni spaziali-Immagine Credito: Pixabay-licenza gratuita Pixabay).
Gli astronauti che trascorrono sei mesi nello spazio sono esposti all’incirca alla stessa quantità di radiazioni di 1.000 raggi X del torace. Avere più tipi di radiazioni che bombardano i loro corpi li mette a rischio di cancro, danni al sistema nervoso centrale, perdita ossea e alcune malattie cardiovascolari.
Nessuno è certo dell’esatto livello di rischio, quindi non sorprende che la NASA abbia finanziato la ricerca su un nuovo metodo per misurare i danni da radiazioni agli esseri umani. Un risultato che nessuno avrebbe potuto prevedere è che, 19 anni dopo, la scienza fondamentale supporta un test diagnostico per migliorare il trattamento del cancro sulla Terra, chiamato OncoMate MSI Dx Analysis System.
I dosimetri misurano l’esposizione alle radiazioni e gli astronauti li indossano nello spazio per avere una stima della quantità a cui un individuo è esposto. Ma i dosimetri non possono misurare l’impatto di quella radiazione sul corpo, secondo Honglu Wu. Scienziato senior presso il Johnson Space Center della NASA a Houston, Wu è specializzato in biodosimetria, che identifica i livelli di cambiamenti fisiologici, chimici e biologici causati dall’esposizione alle radiazioni.
“Il tipo di radiazione è diverso nello spazio e abbiamo una conoscenza limitata dei rischi, specialmente per le missioni spaziali a lungo termine sulla Luna e su Marte”, ha affermato. “Vogliamo avere alcune informazioni sulla biodosimetria o alcuni biomarcatori affidabili per prevedere tale rischio”.
Un biomarcatore è una molecola biologica presente nel corpo che è un segno di un processo normale o anormale. Un modo in cui gli scienziati possono vedere i cambiamenti è confrontando i campioni del DNA di un astronauta prelevati prima di partire e dopo il ritorno sulla Terra. Questi forniscono alcune informazioni, ma non sono ancora sufficienti.
“Usando il cancro come esempio, quando rilevi i marcatori del cancro, è già troppo tardi. Vogliamo essere in grado di determinare il rischio prima in modo da poter adottare alcune contromisure prima o limitare il tempo di volo”, ha affermato Wu.
Uno studio di ricerca del 2002 finanziato dall’Office of Biological and Physical Research della NASA ha esplorato la possibilità che sezioni specifiche del DNA, chiamate microsatelliti, possano registrare accuratamente i danni da radiazioni nel tempo.
Mentre alcuni microsatelliti possono mutare e portare a malattie, altri microsatelliti possono mutare senza effetti dannosi per una persona. Questi ultimi sono anche più suscettibili ai danni da radiazioni. Ciò significa che possono accumulare danni da radiazioni ed essere utilizzati per identificare il livello di esposizione cumulativa di un individuo, rendendoli il primo posto in cui cercare, secondo Jeff Bacher, scienziato senior di Fitchburg, Promega Corporation, con sede nel Wisconsin.
Jeff Bacher ha condotto lo studio finanziato dalla NASA presso il Brookhaven National Laboratory, che consisteva nell’esporre cellule e topi umani per misurare gli effetti delle radiazioni. “L’obiettivo era sviluppare un metodo per misurare un’esposizione alle radiazioni personalizzata, utilizzando i microsatelliti come indicatore o marker. C’era una relazione uno a uno tra l’esposizione alle radiazioni che i nostri campioni hanno ricevuto e il danno rilevabile?”, dice Bacher.
L’uso dei microsatelliti come biomarcatori nei test non è una novità. Sono più comunemente usati nei test forensi e persino nell’analisi di parentela, come il test di paternità. I primi lavori del team hanno identificato i microsatelliti che potrebbero essere utilizzati per lo screening dei tumori del cancro, portando al lancio finale di un prodotto per la ricerca clinica.
Nell’ambito dello studio della NASA, i ricercatori avevano bisogno di indicatori più sensibili ed hanno scoperto che alcuni gruppi di ripetizioni mononucleotidiche lunghe (LMR), un tipo di microsatellite, erano la loro migliore opzione.
La ricerca ha mostrato che all’aumentare della dose di radiazioni, aumentavano anche le frequenze di mutazione in queste parti del DNA.
Grazie alla ricerca della NASA, quel set di LMR ha aiutato il team a sviluppare il test approvato dalla Food and Drug Administration (FDA) OncoMate.
Alla ricerca di un ago nel pagliaio genetico
Cercare di trovare nel genoma umano prove di danno molecolare può essere simile a cercare un ago in un pagliaio. Ma la ricerca di un biomarcatore noto consente di concentrarsi su un indicatore affidabile di problemi. Per il cancro, una malattia molecolare, identificare le mutazioni genetiche è fondamentale per scegliere i migliori farmaci per il trattamento.
Utilizzando le conoscenze acquisite dallo studio della NASA, il team di ricerca ha sviluppato un metodo per misurare il numero di modifiche apportate ai microsatelliti durante la replicazione del DNA, quando le cellule si dividono. Le cellule tumorali con un numero significativo di cambiamenti, una condizione chiamata instabilità dei microsatelliti (MSI) alta, possono indicare un difetto genetico che potrebbe essere causato dalla sindrome di Lynch e da altre condizioni. Trovare quell’ago nel pagliaio genomico è il primo passo per una diagnosi.
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Una condizione ereditaria, la sindrome di Lynch è una mutazione genetica che aumenta il rischio di cancro del colon, dell’endometrio, dello stomaco, delle ovaie e di altri. Si stima che 1 persona su 279 abbia la sindrome di Lynch, ma la maggior parte non ne è a conoscenza, secondo Bacher. Nel 2021, la FDA ha autorizzato OncoMate MSI come test per determinare lo stato di MSI nel cancro del colon-retto. Questo test preliminare può identificare la necessità di uno screening e una diagnosi della sindrome di Lynch, consentendo di monitorare e trovare alcune delle forme di cancro più curabili.
“Il lavoro svolto dal Dr. Bacher con i finanziamenti della NASA sta ora aiutando a migliorare il modo in cui possiamo rilevare i tumori MSI”, ha affermato Annette Burkhouse, responsabile degli affari medici di Promega. “Grazie a questo rilevamento migliorato, possiamo aiutare meglio medici e pazienti a prendere buone decisioni sulle opzioni di trattamento. È qui che c’è l’impatto più ampio“.
Osservare la composizione molecolare delle cellule tumorali consente ai medici di scegliere i trattamenti noti per ridurre quel tipo specifico di tumore. Un esempio di ciò riguarda il test MSI sviluppato da Promega per l’uso negli studi di ricerca. Utilizzando la tecnologia di analisi MSI, uno studio del 2015 presso il centro oncologico Johns Hopkins ha rilevato che i tumori con MSI alto rispondevano bene ai nuovi farmaci immunoterapici. L’azienda sta ora collaborando con la FDA per espandere l’uso di OncoMate come test diagnostico complementare. Una volta identificato un tipo di cancro, OncoMate verrà utilizzato per determinare se risponderà bene ai farmaci immuno-oncologici, secondo Burkhouse.
Altri paesi stanno già utilizzando OncoMate in altri modi. In Europa, il test viene utilizzato per diagnosticare MSI-alto per qualsiasi tumore trovato nel corpo. Promega sta supportando nove studi di ricerca in tutto il mondo per identificare altri modi in cui il test potrebbe rivelarsi utile. Burkhouse attribuisce le scoperte future, in parte, al supporto della NASA alla ricerca scientifica.
“Progetti di ricerca come quello che la NASA ha finanziato con Promega anni fa portano a risultati inaspettati”, dice Bacher.
Per saperne di più sugli spinoff della Stazione Spaziale Internazionale, visita: spinoff.nasa.gov/ISS-Spinoffs-2023
Fonte: spinoff della NASA
