قرصی که می‌تواند از ما در برابر تشعشعات فاجعه‌بار هسته‌ای حفاظت کند

سال گذشته، وقتی روس‌ها نیروگاه هسته‌ای زاپوریژیا را در اوکراین تصرف کردند، هرکدام از طرفین دیگری را متهم می‌کرد که رفتارهای تهاجمی و بی‌دقتشان می‌تواند باعث یک فاجعه هسته‌ای شود. حالا، بعد از سه دهه پژوهش و توسعه، دانشمندان قرصی را آزمایش می‌کنند که می‌تواند در صورت وقوع چنین حوادثی، ذرات رادیواکتیو را از بدن قربانیان حذف کند.

تهدید آلودگی هسته‌ای ــ از جنگ یا حادثه‌ای در یک نیروگاه هسته‌ای ــ همیشه در ذهن مردم بزرگ جلوه می‌کند. ذوب هسته نیروگاه هسته‌ای چرنوبیل در ۱۹۸۶ منجر به ۲۸ مرگ ناشی از مسمومیت تشعشعی شدید، تخلیه ۳۵۰٬۰۰۰ نفر جمعیت و هزاران مورد سرطان تیروئید شد. و با این که بدترین حادثه هسته‌ای ایالات متحده (جزیره تری مایل در پنسیلوانیا) موجب افزایش مشابهی در آمار سرطان نشد، امنیت ۵۳ نیروگاه هسته‌ای این کشور همچنان یک نگرانی است ــ مخصوصاً بعد از حملات تروریستی ۱۱ سپتامبر.

«ربکا ابِرگِل» (Rebecca Abergel)، شیمیدان غیرارگانیک دانشگاه کالیفرنیا برکلی، می‌گوید دولت ایالات متحده خیلی زود اقداماتی گسترده برای تأمین مالی پژوهش و توسعه روش‌های دارویی برای مقابله با تهدیدهای هسته‌ای انجام داد. حالا ابِرگِل و همکارانش در موسسه پژوهشی SRI International آزمایش‌های بالینی دارویی را آغاز کرده‌اند که روی آلودگی‌های رادیواکتیو، مانند اورانیم و پلوتونیم، کار می‌کند.

آزمایش‌های فاز ۱ این دارو، HOPO 14-1، ایمنی آن را در جمعیت کوچکی از سوژه‌های انسانی سالم ارزیابی می‌کند.

گونه‌های متفاوت تشعشع

ما همه در معرض تشعشع یونیزان هستیم. این اصطلاحی کلی است برای تابش‌هایی که می‌توانند الکترون‌ها را از اتم‌ها و مولکول‌ها جدا کنند. کیهان غرق در این تشعشعات است.

وقتی یک اتم ناپایدار تجزیه می‌شود، انرژی آن به‌صورت تشعشع آزاد می‌گردد. این تشعشع انواع مختلفی دارد ــ هرکدام با ویژگی‌های خاص خود.

برای مثال، اشعه‌های گاما موج‌هایی الکترومغناطیسی هستند که می‌توانند در اعماق بدن نفوذ کنند. اغلب از آن‌ها در کاربردهای پزشکی، مثل تصویربرداری یا درمان سرطان، استفاده می‌شود.

از طرف دیگر، تشعشع آلفا از ذرات پرانرژی بارداری می‌آید که از هسته‌های اتم جدا می‌شوند.

پوست ما می‌تواند این ذرات را در مسیر خود متوقف کند. اما وقتی موادی که تشعشع آلفا منتشر می‌کنند ــ مانند پلوتونیم ــ وارد بدن می‌شوند، دائماً بافت اطراف را بمباران می‌کنند، وارد استخوان‌ها می‌شوند و سلول‌های ایمنی داخل مغز استخوان را از بین می‌برند، و ما را در معرض ریسک عفونت، سرطان و مرگ قرار می‌دهند.

برای مثال، بمب‌های کثیف موادی رادیواکتیو (مانند سزیم و اورانیم) پخش می‌کنند که می‌توانند از راه تنفس یا زخم‌های نافذ وارد بدن شوند. ذوب هسته رآکتورها آب و هوا را با یُد و سزیم آلوده می‌کند.

البته آسیب تشعشع به دُز و زمان تماس بستگی دارد. یک اسکن توموگرافی کامپیوتری (CT) با تماس حدود ۱۰ میلی‌سیوِت (mSv) کار می‌کند، درحالی که محدوده امن افرادی که با تشعشعات کار می‌کنند باید به ۵۰ mSv در سال محدود باشد. یک انفجار ۴٬۰۰۰ mSv تشعشع یونیزان اغلب مرگ‌آور است و می‌تواند پیوندهای DNA ما را بشکند و باعث نارسایی اندام گسترده شود.

اما نحوه تماس مهم است. ما می‌توانیم خود را در برابر منابع بیرونی تشعشع، مانند ماشین‌های اشعه X، محافظت کنیم. اما آلودگی درونی باید حذف شود تا اثر مخرب آن متوقف گردد.

درمان‌های مسمومیت تشعشعی

برای دهه‌ها، اگر مسمومیت تشعشعی داشتید، انتخاب‌های محدودی پیش روی شما بود. مثلاً، آکتینیدها فلزهایی نادر و رادیواکتیو هستند که در سلاح‌های اتمی و نیروگاه‌های هسته‌ای کاربرد دارند. مسمومیت با آکتینیدها فقط با ماده‌ای به‌نام دی‌اتیلن‌تری‌آمین پنتا-استات یا DTPA (diethylenetriamine pentaacetate) درمان می‌شد. DTPA، که سازمان غذا و داروی آمریکا در دهه ۱۹۶۰ آن را تأیید کرد، یک کلاته‌ساز است. کلاته‌سازها مولکول‌هایی هستند که فلزات سمی را می‌گیرند و به کلیه می‌فرستند تا از آن‌جا با ادرار از بدن خارج شوند.

اما DTPA محدودیت‌های جدی خود را داشت. این ماده فقط روی سه آکتینید جواب می‌داد: پلوتونیم، امریسیوم و کوریم. و باید به‌سرعت استفاده می‌شد؛ در بازه ۲۴ ساعتی پس از تماس، وگرنه با ساکن شدن آلودگی‌های رادیواکتیو در بافت‌ها و اعضای بدن، کارایی دارو بسیار کاهش می‌یافت. به‌علاوه، DTPA را باید یک متخصص به‌صورت داخل وریدی تزریق می‌کرد، پس استفاده از آن در سناریوهایی با مصدومان زیاد عملی نبود. اما مشکل‌سازتر این بود که DTPA موادی را که بدن ما نیاز دارد نیز بیرون می‌کرد ــ مانند کلسیم و روی.

«جولیان ریز» (Julian Rees)، هم‌بنیان‌گذار HOPO Therapeutics، کمپانی سازنده HOPO 14-1، می‌گوید: «با استفاده طولانی می‌توانید آسیب‌های زیادی به تعادل مواد معدنی درون بدن خود وارد کنید.»

الهام از شیمیدان‌های میکروسکوپی

برای ساخت یک کلاته‌ساز بهتر برای این مواد رادیواکتیو، دانشمندان به‌سراغ طبیعت رفتند ــ مخصوصاً باکتری‌ها و این که چگونه آهن را جابجا می‌کنند.

آهن یک ماده مغذی ضروری برای بسیاری از ارگانیسم‌هاست. و باکتری‌ها کلاته‌هایی را تکامل داده‌اند که آن را به‌طرزی عالی جمع‌آوری می‌کنند. ابِرگِل می‌گوید: «در تهاجم به یک سیستم میزبان، باکتری‌ها مولکول‌هایی به‌نام سیدروفور [یا آهن‌بر] آزاد می‌کنند. آن‌ها آهن را از ترکیب‌های بسیار پیچیده همراهش جدا می‌کنند و به سلول باکتری بازمی‌گردانند.»

با الهام از این شیمیدان‌های میکروبی و استفاده از شباهت‌های شیمیایی میان آهن و فلزات سنگین، «کنت ریموند» (Kenneth Raymond) و «پاتریشا دوربین» (Patricia Durbin) ــ مشاوران تحصیلا تکمیلی ابِرگِل در دانشگاه کالفرنیا برکلی ــ سه دهه قبل شروع به طراحی کلاته‌سازهایی برای فلزات سنگین کردند.

HOPO 14-1، دارویی که در مرحله آزمایش‌های بالینی است، به‌عنوان یک کاندیدای پیشرو حاصل گشت ــ با میل به جمع‌آوری اورانیم، نپتونیم، پلوتونیم، امریسیوم و کوریم. ابِرگِل می‌گوید برخی از این فلزات بزرگ هستند، پس شما یک کلاته‌ساز می‌خواهید که «بتواند کامل دور آن‌ها بپیچد.»

HOPO 14-1، با چهار «چنگال» مولکولی و دو محل اتصال در هر چنگال، می‌تواند یک فلز رادیواکتیو هدف را در هشت نقطه بگیرد، آن را محکم نگه دارد و برای حذف از راه مدفوع به روده‌ها بفرستد.

همزمان، به‌نظر می‌رسد که این دارو کلسیم یا دیگر مولکول‌های مهم فیزیولوژیک را به‌دام نمی‌اندازد، در نتیجه از DTPA سمیَّت کمتری دارد. حتی با دوز ۱۰۰ برابرِ نرمال HOPO 14-1، سلول‌های انسانی داخل یک ظرف آزمایشگاهی به عملکرد معمول خود ادامه می‌دهند.

برخلاف DTPA، این دارو وقتی از ۴۸ ساعت قبل تا ۷ روز بعد از دریافت مواد رادیواکتیو مصرف شود، کارآمد باقی خواهد ماند. «دیوید کاسات» (David Cassatt)، بیولوژیست تشعشعی در موسسه ملی آلرژی و بیماری‌های عفونی (NIAID) در مریلند آمریکا، می‌گوید بسط این پنجره مهم است، زیرا اغلب «بعد از حوادث صنعتی، ممکن است طول بکشد تا به بیماران برسیم.»

اما «ساشا گونِواردینا» (Sascha Goonewardena)، پزشک-بازرس فاز ۱ آزمایش‌های بالینی، بیشتر از همه از این هیجان‌زده است که HOPO 14-1 به‌صورت قرص عرضه می‌شود. او می‌گوید: «این یک راه‌حل ساده‌تر و عملی‌تر نسبت به چیزهایی است که الان وجود دارند.» برای مثال، قرص‌ها را می‌توان به‌صورت هوایی به مناطق آلوده انداخت، پس بدون تماس اولین امدادگران با تشعشع، مردم می‌توانند داروها را استفاده کنند.

اما ابِرگِل اشاره می‌کند که HOPO 14-1 نمی‌تواند قربانیان یک انفجار شیمیایی مانند هیروشیما را درمان کند؛ زیرا آن‌ها در معرض تشعشعات خارجی هستند. اما همچنان برای افراد دورتر که انفجار اولیه به آن‌ها نمی‌رسد اما در شعاع بارش‌های رادیواکتیو هستند، کاربرد خواهد داشت.

قرصی برای فلزات رادیواکتیو و سمی

«پلی چانگ» (Polly Chang)، بیولوژیست تشعشعی در SRI International، حضور در اولین مرحله تست بالینی را رضایت‌بخش می‌داند؛ اما آماده‌سازی کار برای رسیدن به این مرحله نیازمند دهه‌ها تلاش در مؤسسه‌های دانشگاهی، پژوهشی غیرانتفاعی و سازمان‌های با بودجه دولتی بوده است.

«آندره‌آ دی‌کارلو-کوئن» (Andrea DiCarlo-Cohen)، رئیس برنامه اقدامات ضدتشعشعی و هسته‌ای NIAID می‌گوید که HOPO 14-1 یک تکه مهم پازل هسته‌ای است، اما تنها یکی از چندین استراتژی صندوق سرمایه‌گذاری NIAID به شمار می‌رود. او می‌گوید: «در حوادث یا حملات تشعشعی، چیزی که برنامه ما روی آن متمرکز است، تقویت آمادگی پزشکی دولت ایالات‌متحده است.»

هم‌زمان ریز و ابِرگِل درحال طبقه‌بندی دیگر کاربردهای HOPO 14-1 هستند؛ ازجمله کلاته‌ساز برای فلزات غیر رادیواکتیو اما سمی مانند سرب و کادمیم. یک‌سوم کودکان جهان در معرض مسمومیت سرب هستند و ریز این مسئله را یک نیاز عظیم و برآورده‌نشده می‌بیند.

حذف گادولینیم، ماده اولیه رنگ‌های کنتراست در MRIها، یکی دیگر از کاربردهای بالقوه HOPO 14-1 است. گادولینیم زمانی بی‌ضرر دانسته می‌شد، اما پژوهشگران حالا می‌دانند که این فلز می‌تواند در استخوان‌ها، مغز و دیگر اندام‌ها انباشته شود و به‌این‌ترتیب درد، آسیب‌های حافظه و شرایط مزمن دیگری ایجاد کند. آزمایش‌ها روی موش‌ها نشان می‌دهند که مصرف HOPO 14-1 درست پس از MRI می‌تواند از تجمع ۹۶ درصد گادولینیم در اندام‌ها جلوگیری کند.

به گفته دی‌کارلو-کوئن، این کاربردهای روزمره‌تر هستند که تضمین خواهند کرد ایالات‌متحده در مواقع نیاز، ذخایری کافی از HOPO 14-1 در اختیار خواهد داشت. برای نمونه، اگر حذف گادولینیم یک رویه بالینی متداول شود، بیمارستان‌ها HOPO 14-1 آماده و در دسترس خواهند داشت.

به نظر «رایان مارینو» (Ryan Marino)، پزشک اورژانس و سم‌شناس بیمارستان دانشگاهی مرکز پزشکی کلیولند، HOPO 14-1 نمی‌تواند به‌اندازه کافی سریع به بازار برسد.

مارینو که در پژوهش‌های HOPO 14-1 نقشی نداشته است، می‌گوید: «یکی از نگرانی‌های من این است که داروها همیشه در دسترس نیستند و یا به‌دست‌آوردن آن‌ها سخت است. پس این مولکول می‌تواند بازی را تغییر دهد.»