Újfajta biológiai anyag nyújthat védelmet a legkülönfélébb sugárzások ellen

Nathan Gianneschi, az Északnyugati (Northwestern) Egyetem professzora (aki a Nemzetközi Nanotechnológiai Intézet társigazgatói posztját is betölti), a kutatás vezetője úgy vélekedik, tekintettel az űrkutatás iránti fokozott érdeklődésre és a széles körben tapasztalható igényekre a könnyű, többfunkciós és a radioprotektív (sugárzás ellen védő) anyagok iránt, igencsak felkeltette érdeklődésüket a melaninban rejlő lehetőség. Történt ugyanis, hogy csoportja egyik tagja, a posztdoktoriján dolgozó Wei Cao azzal a nézettel állt elő, hogy a szelént tartalmazó melanin jobb védelmet nyújthat, mint a melanin más formái. Ennek nyomán felmerült bennük, hogy ilyen melanintípus létezhet a természetben is – de aztán mégsem azzal kezdtek el foglalkozni, hogy odakint felkutassák, inkább úgy döntöttek, maguk állítják elő.

Ezután hozták létre a melanin szelénnel dúsított új típusát. Nem meglepő, hogy az új bioanyagnak a szelenomelanin nevet adták. Rendkívül ígéretesnek tartják az emberi szövetek számára a káros sugárzásokkal szemben.

Néhány mondat a melaninról. Ez a sötét színű festékanyagok, pigmentek összefoglaló neve. Minél több termelődik belőle a bőrben, az annál sötétebb lesz. A szem- és hajszín is ettől függ. Mindezekre elsősorban a genetika van hatással. Ám mivel napsugárzás hatására a szervezet több melanint termel, ezért akik például munkájukból kifolyólag sokat tartózkodnak a szabadban, kitéve a napfénynek, azok bőre sötétebbé válik. Az emberi bőrt és a szemet illetően az UV-sugárzásokkal szemben védelmi szerepe is van. Ugyanakkor, bármily meglepő, egy kutatás szerint rákkeltő hatása is van (Science, 2015). Az emberekben három típusa létezik: eumelanin, aminek két változata a barna és a fekete, a vörös hajszínt adó feomelanin és az agyban fellelhető neuromelanin.

Miért fontos és milyen területeken lehet hasznos a szelenomelanin? Nem kívánt sugárterhelés különféle területeken érheti az embert, akár repülés közben, röntgendiagnosztika és klinikai sugárterápia során, továbbá esetlegesen olyan szélsőséges esetekben is, ha meghibásodás, baleset adódik egy atomreaktorban. És az utóbbi jó néhány évtizedben már nem elhanyagolható a világűr sötétje sem, az űrhajósok szervezete különösen ki van téve a káros ionizáló sugárzásoknak, amelyek egyebek mellett daganatos megbetegedéseket és idegrendszeri gondokat is okozhatnak. A NASA egyik űrhajósa, Scott Kelly esetében bizonyítást nyert, hogy az űrben való tartózkodása során károsodott a DNS-e (Science, 2019). Azokat az űrhajósokat, akik (ha?) a Marsra utaznak majd, akár 700-szor több sugárterhelés is érheti, mint itt a Földön bárkit.

A vizsgálatok során első körben élő sejteket kezeltek szelenomelaninnal. Az ellenőrizhetőség érdekében más sejteket feomelaninnal vagy eumelaninnal kezeltek, és voltak olyan sejtek is, amelyeket egyáltalán nem kezeltek melaninnal. Ezt követően az emberre nézve halálos sugárdózist kapott minden sejtminta. Utána kizárólag a szelenomelaninnal kezeltek mutattak normális sejtciklust. Nathan Gianneschi kifejti: „Eredményeink azt mutatták, hogy a szelenomelanin kiváló védelmet nyújt a sugárzás ellen.”

Azon túlmenően, hogy védelmet biztosíthat az ember szöveteinek a káros sugárzások ellenében, egy még ennél is szenzációsabb megállapítást tettek a további, baktériumokkal végzett vizsgálatok során. Kiderült, a megfelelő tápanyagokkal ellátott élő sejtek önmagukban is képesek szelenomelanint termelni, és ráadásul ezek is éppúgy védelmet nyújtanak a sugárzásokkal szemben. Ezek után nem csodálkozhatunk azon, hogy úgy vélik, noha ők laboratóriumi körülmények között hozták létre a szelenomelanint, ilyen már létezhet a természetben.

Bár ismertek más anyagok is, amelyek védelmet adnak, például az ólom, de ez nagyon nehéz, így az űrhajósok számára kényelmetlen lenne valamiféle vastag és hordhatóságát illetően iszonyatosan kellemetlen ólomrétegű ruha. A melanin értelemszerűen sokkal könnyebb és rugalmasabban felhasználható.

A szelénről is érdemes tudni néhány lényeges részletet. Alapvető fontosságú mikrotápanyag. Szelén „hiányában különböző patológiás folyamatok mennek végbe az emberi szervezetben (Keshan-kór, Kashin-Beck-kór)” – olvasható egy, az Acta Pharmaceutica Hungarica 2018/2-es számában megjelent tanulmányban, melynek vezető szerzője Gajdács Márió (Szegedi Tudományegyetem). Szerepe van a rák megelőzésében. Több korábbi kutatás bizonyította: a szelénvegyületek megvédik az állatokat a sugárzástól.

A mostani eredményekhez jutó kutatók elgondolása szerint emberi bőrre használható fényvédőkrémhez is lehetne használni, és olyan védőbevonatot képző anyaghoz is, amellyel az adott termékek, anyagok ideiglenes védelmet kapnának, amíg azokat szállítják.

A tanulmányt, amelynek első számú szerzője Wei Cao, elsőként online tették közzé 2020 júliusának elején a Journal of American Chemical Society keretében, a még az ugyanebben a hónapban nyomtatásban megjelent kiadás előtt.