Esta pastilla podría protegernos de la radiación tras una fusión nuclear

Cuando las fuerzas rusas ocuparon la central nuclear de Zaporizhzhia (ZNPP) en Ucrania hace más de un año, cada parte acusó a la otra de imprudencia y sabotaje que podría dañar la planta y provocar un accidente nuclear. Ahora, después de tres décadas de investigación y desarrollo, los científicos están probando una pastilla que podría ayudar a eliminar partículas radiactivas de los cuerpos de las víctimas expuestas si ocurriera un incidente de este tipo.

La amenaza de contaminación nuclear (a través de una guerra o un accidente en una planta de energía nuclear) siempre ha ocupado un lugar preponderante en la imaginación pública. La infame fusión del reactor de la central nuclear de Chernobyl en 1986 provocó 28 muertes por intoxicación aguda por radiación, 350.000 evacuaciones y miles de casos de cáncer de tiroides. Y si bien el peor accidente nuclear en los Estados Unidos (Three Mile Island en Pensilvania) no causó un aumento similar en el cáncer, la seguridad de las 53 plantas de energía nuclear del país sigue siendo una preocupación constante, particularmente después de los ataques terroristas del 11 de septiembre. .

Poco después, el gobierno de Estados Unidos hizo un gran esfuerzo para financiar investigaciones destinadas a desarrollar nuevas contramedidas médicas contra las amenazas nucleares, dice Rebecca Abergel, química inorgánica con cargos conjuntos en la Universidad de California, Berkeley y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (LBNL). Ahora, Abergel y sus colaboradores de SRI International, un instituto de investigación de California, han comenzado los ensayos clínicos de un fármaco prometedor que surgió de ese esfuerzo, el HOPO 14-1, que funciona con contaminantes radiactivos como el uranio y el plutonio.

Los ensayos de fase 1 probarán la seguridad de HOPO 14-1 en una pequeña población de sujetos humanos sanos.

Todos estamos expuestos a la radiación ionizante (un término general para la radiación capaz de arrancar electrones de átomos y moléculas) porque todo el universo está bañado en ella.

Cuando un átomo inestable se desintegra, se libera energía mediante radiación. Esa radiación puede presentarse en varios sabores, cada uno con sus propias características. Los rayos gamma, por ejemplo, son ondas electromagnéticas que pueden penetrar profundamente en el cuerpo y, a menudo, se utilizan en contextos médicos como imágenes o terapia contra el cáncer. La radiación alfa, por otro lado, proviene de partículas energéticas cargadas positivamente expulsadas del núcleo de un átomo. Nuestra piel puede detener estas partículas en seco, pero cuando las sustancias que emiten radiación alfa, como el plutonio, ingresan a nuestro cuerpo, irradian continuamente el tejido circundante, se filtran en nuestros huesos y destruyen las células inmunes en la médula ósea, poniéndonos en riesgo. para la infección, el cáncer y la muerte.

Las bombas sucias, por ejemplo, dispersan material radiactivo (como cesio o uranio) que podríamos inhalar o infiltrar en heridas penetrantes, mientras que las fusiones de reactores nucleares pueden contaminar el agua y el aire con yodo y cesio radiactivos.

Sin embargo, la cantidad de radiación que nos daña depende de la dosis y el tiempo de exposición. Una tomografía computarizada (TC) médica registra una exposición de aproximadamente 10 mSv, mientras que las personas que trabajan regularmente con radiación deben estar dentro de un límite de seguridad de 50 mSv por año. Una ráfaga de radiación ionizante de 4.000 mSv en una sola exposición suele ser mortal, rompe los enlaces de nuestro ADN y provoca fallos orgánicos generalizados.

Pero la ruta de entrega importa. Podemos esquivar o protegernos de fuentes externas de radiación como las máquinas de rayos X. Sin embargo, es necesario eliminar la contaminación interna para detener sus efectos nocivos.

Durante décadas, si uno sufría envenenamiento por radiación, sus opciones eran limitadas. El envenenamiento por actínidos (los metales radiactivos de tierras raras que se utilizan a menudo en armas atómicas y plantas de energía nuclear) sólo podría tratarse con una sustancia química llamada pentaacetato de dietilentriamina (DPTA), por ejemplo. Aprobado por la FDA en la década de 1960, el DPTA es un quelante: moléculas que atrapan metales tóxicos y los transportan a los riñones, donde salen del cuerpo a través de la orina.

Pero la DPTA llegó con serias advertencias. Funciona con sólo tres actínidos: plutonio, americio y curio. Y el compuesto debía administrarse rápidamente; dentro de las 24 horas posteriores a la exposición o el medicamento se volvería mucho menos efectivo a medida que los contaminantes radiactivos se alojaran en los tejidos y órganos del cuerpo. Además, la DPTA tenía que ser administrada por vía intravenosa por un profesional médico, lo que hacía poco práctico su uso en escenarios con víctimas en masa. Pero lo más preocupante es la tendencia del DPTA a consumir también minerales esenciales que nuestro cuerpo necesita, como el calcio y el zinc.

"Puedes causar mucho daño al equilibrio mineral de tu cuerpo con un uso prolongado", dice Julian Rees, cofundador de HOPO Therapeutics, una empresa que investiga las aplicaciones comerciales de HOPO 14-1 y ex postdoctorado de Abergel en LBNL.

Para construir un mejor quelante para estas sustancias radiactivas, los científicos observaron la naturaleza, específicamente las bacterias y cómo transportan el hierro.

El hierro es un nutriente esencial para muchos organismos. Y así, las bacterias han desarrollado quelantes exquisitamente específicos para capturarlo. "Durante una invasión de un sistema huésped, las bacterias envían moléculas llamadas sideróforos, que secuestran el hierro, forman complejos muy estables con él y lo devuelven a la célula bacteriana", dice Abergel, quien también es cofundador de HOPO. Terapéutica.

Inspirándose en estos químicos microbianos y utilizando las similitudes químicas entre el hierro y los metales pesados, Kenneth Raymond y Patricia Durbin (asesores graduados de Abergel en UC Berkeley) comenzaron a diseñar quelantes para metales pesados ​​hace tres décadas.

HOPO 14-1, el fármaco que se encuentra actualmente en ensayos clínicos, surgió como el principal candidato, con afinidad por el uranio, el neptunio, el plutonio, el americio y el curio. Algunos de estos metales son grandes, por lo que conviene que un quelante “pueda envolverlos completamente”, dice Abergel. Con cuatro “garras” moleculares y dos sitios de unión por garra, HOPO 14-1 puede agarrar un metal radiactivo objetivo en ocho lugares, asegurándolo firmemente y enviarlo al intestino para su eliminación en las heces.

Al mismo tiempo, el fármaco no parece capturar calcio u otras moléculas fisiológicamente importantes, lo que lo hace menos tóxico que el DPTA. Incluso con 100 veces la dosis normal de HOPO 14-1, las células humanas cultivadas en una placa continúan funcionando y parecen normales.

A diferencia del DPTA, sigue siendo eficaz cuando se administra hasta 48 horas antes o siete días después de la exposición a la radiación. Ampliar esta ventana es importante porque a menudo “después de los accidentes industriales, puede pasar algún tiempo antes de que lleguemos a los pacientes”, dice David Cassatt, biólogo de radiación del Programa de Contramedidas Nucleares y de Radiación del Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas (NIAID) en Maryland.

Pero Sascha Goonewardena, cardiólogo de la Universidad de Michigan y médico investigador del ensayo clínico de Fase I, quizás esté más entusiasmado con el hecho de que HOPO 14-1 venga en forma de píldora. "Es una solución más fácil y práctica que otras cosas que existen actualmente", dice Goodnewardena. Las píldoras podrían lanzarse desde el aire en áreas contaminadas, por ejemplo, para que las personas pudieran autoadministrarse el medicamento sin exponer innecesariamente a los socorristas a la radiación.

Abergel señala, sin embargo, que HOPO 14-1 no podría tratar a las víctimas de una detonación nuclear como Hiroshima, que serían sometidas a irradiación externa. Pero aún sería útil para aquellos que están lo suficientemente lejos como para evitar la explosión inicial pero se encuentran dentro del radio de la lluvia radioactiva.

"Es muy gratificante" estar en la etapa de pruebas clínicas, dice Polly Chang, bióloga radioterápica de SRI International y colaboradora frecuente de Abergel. Pero el trabajo de preparación para llegar a este punto abarca décadas e instituciones que van desde laboratorios universitarios hasta institutos de investigación sin fines de lucro y agencias financiadas por el gobierno.

HOPO 14-1 es una pieza fundamental del rompecabezas nuclear, pero es una de varias estrategias que financia el NIAID, dice Andrea DiCarlo-Cohen, directora del Programa de Contramedidas Nucleares y de Radiación del NIAID. “Lo que nos preocupa como programa es mejorar la preparación médica del gobierno de Estados Unidos” en caso de un accidente o ataque radiológico.

Mientras tanto, Rees y Abergel están catalogando otros usos para HOPO 14-1, como quelante para metales no radiactivos, pero sí tóxicos, como el plomo y el cadmio. Con un tercio de los niños del mundo afectados por el envenenamiento por plomo, Rees ve el problema como "una enorme necesidad insatisfecha".

La eliminación del gadolinio, un ingrediente del medio de contraste utilizado en las resonancias magnéticas, es otra aplicación potencial de HOPO 14-1. Aunque alguna vez se pensó que era inofensivo, los investigadores han descubierto desde entonces que el gadolinio puede sobrevivir en los huesos, el cerebro y otros órganos, lo que puede provocar dolores, pérdida de memoria y otras molestias crónicas. Cuando se administra justo antes o inmediatamente después de una resonancia magnética, HOPO 14-1 podría evitar que hasta el 96 por ciento del gadolinio se deposite en los órganos, sugieren pruebas en ratones.

Según DiCarlo-Cohen, son estos usos más cotidianos del HOPO 14-1 los que garantizarán que Estados Unidos tenga suficientes reservas cuando sean necesarias. Si la eliminación de gadolinio se convierte en una práctica clínica común, por ejemplo, los hospitales tendrían HOPO 14-1 a mano y disponible (por si acaso).

Para Ryan Marino, médico de urgencias y toxicólogo médico del University Hospitals Cleveland Medical Center, la llegada del HOPO 14-1 al mercado no puede llegar lo suficientemente pronto.

"Una de las preocupaciones que he tenido es que no siempre hay tratamientos disponibles o que pueden ser difíciles de obtener", dice Marino, que no participó en la investigación sobre HOPO 14-1. "Así que esta molécula podría cambiar las reglas del juego".