向“地表最强生物”偷师！MIT科学家找到了减轻放疗副作用的新方法

▎药明康德内容团队编辑

俗称“水熊虫”的缓步动物，分布在世界各地，通常生活在水中，体长大多不足1毫米，身体透明，毫不起眼，却被很多人称为“地表最强生物”。因为人们发现，这种生物可以在各种极端条件下存活，150℃的高温、接近绝对零度的低温、几万个大气压的高压、极端干燥，甚至被送入太空暴露于宇宙辐射，都能幸存。

水熊虫耐受辐射的能力尤其引人瞩目，其耐受剂量可达人类辐射致死剂量的上千倍！为什么它们细胞内的DNA能经受如此高强度的辐射而不会碎成渣渣？科学家们对此十分好奇，并开始寻找水熊虫特有的损伤抑制蛋白。

最近，麻省理工学院（MIT）、布莱根妇女医院和爱荷华大学的研究人员合作研究了水熊虫独有的一种损伤抑制蛋白，并由此开发了一种辐射保护剂，可以帮助人类减轻辐射损伤，比如在癌症患者接受放射治疗时用于减轻副作用。

这项研究成果近日发表于《自然-生物医学工程》

放疗在乳腺癌、前列腺癌、鼻咽癌、食管癌、肝癌、直肠癌等多种癌症类型中适用，是癌症治疗的常用手段，原理是使用各种高能射线（如X射线、γ射线等）照射肿瘤，使癌细胞的DNA断裂，最终杀死癌细胞。

但放射线也可能对损伤治疗区域附近的健康细胞，造成其DNA断裂，从而出现副作用。在应用于头颈部肿瘤时，最为常见的一类副作用是口腔或喉咙的黏膜溃疡，导致患者吃东西甚至喝水都很痛苦。类似的，在应用于消化道癌症时，黏膜性溃疡也是一种常见副作用，导致疼痛、直肠出血。

多年来，很多研究者致力于开发防止辐射损伤的方法，希望减少癌症患者在放疗时的副作用。在这项新研究中，科学家们从水熊虫身上获得启发，“借用”了水熊虫特有的损伤抑制蛋白Dsup。

▲借用水熊虫蛋白保护人体健康组织免受辐射损伤的方式（图片来源：参考资料[1]）

类似于mRNA疫苗的制作，研究人员用聚合物和脂质构建的纳米颗粒（NP）将编码Dsup的mRNA包裹起来，然后以注射的方式将其直接送入需要被保护的健康组织，比如口腔或直肠，使健康组织产生Dsup，从而像水熊虫的细胞一样免受辐射损伤。

论文中的小鼠实验结果验证了这种方法的可行性。作者将纳米颗粒注射到口腔癌小鼠的脸颊中，几个小时后，用放射线照射小鼠，剂量与癌症患者放疗时接受的剂量相当。测试结果显示，小鼠健康组织中，辐射引起的DNA双链断裂数量减少了50%。与此同时，由于肿瘤部位没有被注射，也就不会受到保护，癌细胞仍然会被射线杀死。

接下来，为了应用于人体，研究作者计划进一步改造Dsup蛋白，以免水熊虫的蛋白在人体内引发免疫反应。如果这种放辐射损伤的新方法能够成功应用于人体，除了减轻放疗的副作用外，或许还有更广泛的应用场景，比如帮助宇航员防止辐射损伤。

参考资料：

[1] Ameya R. Kirtane et al., Radioprotection of healthy tissue via nanoparticle-delivered mRNA encoding for a damage-suppressor protein found in tardigrades. Nature Biomedical Engineering (2025) Doi: https://doi.org/10.1038/s41551-025-01360-5

[2] A protein from tiny tardigrades may help cancer patients tolerate radiation therapy. Retrieved Mar. 5, 2025 from https://news.mit.edu/2025/tiny-tardigrades-protein-may-help-cancer-patients-tolerate-radiation-therapy-0226