W ostatnich latach przebadano wiele związków pod kątem ich radioochronnego działania. Tylko kilka spośród nich spełniało cechy „związku idealnego” i przeszło z etapu testów in vitro i in vivo do fazy badań klinicznych. Cóż jednak oznacza „idealny”? Po pierwsze, związek taki musi skutecznie chronić wybiórczo komórki prawidłowe przed promieniowaniem, przy jednoczesnym utrzymaniu promienioczułości komórek nowotworowych. Radioprotektor powinien ponadto być trwały, nietoksyczny, a także nie wchodzić w interakcje z innymi lekami stosowanymi w terapii.

Najlepiej przebadanym przedstawicielem radioprotektorów jest amifostyna – jak dotąd jedyny związek, który zyskał zezwolenie FDA na stosowanie kliniczne. Wykazuje plejotropowy mechanizm działania: ma właściwości przeciwutleniające – nie tylko redukuje wolne rodniki, ale również aktywuje enzymy antyoksydacyjne. Bierze ponadto udział w procesach naprawy DNA i apoptozy oraz zmienia metabolizm komórkowy w kierunku oddychania beztlenowego. Amifostyna jest dobrze tolerowana przez pacjentów, najpoważniejszym działaniem niepożądanym, zmuszającym niekiedy do zaprzestania terapii jest hipotensja, występująca u 5% przyjmujących ją chorych. Dlaczego amifostyna selektywnie ochrania komórki prawidłowe, nie zmniejszając skuteczności promieniowania względem komórek nowotworowych? Otóż podawana jest w formie proleku, do pełnej aktywacji niezbędna jest defosforylacja katalizowana przez błonową fosfatazę alkaliczną. Aktywność tego enzymu jest zdecydowanie niższa w komórkach nowotworowych w porównaniu do prawidłowych, dlatego też amifostyna spełnia najważniejsze kryterium idealnego radioprotektora.

Ważną grupą radioprotektorów, chroniących przed ostrym odczynem popromiennym, są modulatory apoptozy oraz czynniki wzrostu. Czynniki wzrostu oddziałują na komórki macierzyste tkanki nabłonkowej i szpiku kostnego, stymulując je do regeneracji. W stanach anemii i neutropenii po radioterapii bądź chemioterapii stosuje się erytropoetynę lub czynnik stymulujący kolonie granulocytów i makrofagów. Z kolei związkiem wpływającym na proces samobójczej śmierci komórki jest analog bakteryjnego białka flageliny, CBLB502 – wiąże się z receptorem Toll i hamuje aktywację czynnika NF-κB.

Przed późnym odczynem popromiennym chronią natomiast blokery stanu zapalnego. Tocilizumab to przeciwciało monoklonalne, które poprzez blokowanie swoistego receptora hamuje działanie IL-6. Anakinra zaś znosi działanie IL-1. Hamująco na wydzielanie prozapalnych interleukin działa też popularny lek przeciwmiażdżycowy – prawastatyna.

Najliczniejszą grupą ocenianą przez naukowców pod kątem właściwości radioprotekcyjnych są związki pochodzenia roślinnego, takie jak kwasy fenolowe (np. kwas kawowy zawarty w kawie) czy liczna grupa flawonoidów. Nie tylko wykazują działanie przeciwutleniające, polegające na „zmiataniu” wolnych rodników, ale także cechuje je szereg innych korzystnych właściwości biologicznych, dzięki którym podnoszą jakość życia pacjentów onkologicznych (jak np. działanie przeciwzapalne, przeciwwymiotne czy przeciwbakteryjne). Badania epidemiologiczne przeprowadzone wśród mieszkańców Hiroszimy i Nagasaki wykazały, że nawet po narażeniu na wybuch bomby jądrowej dieta bogata w antyoksydanty może zmniejszyć ryzyko rozwoju choroby nowotworowej aż o 50%. Najbogatszymi w naturalne radioprotektory surowcami roślinnymi są m.in. czosnek, zielona herbata, kłącze imbiru, jabłka, rośliny krzyżowe czy soja.

Właściwości radioprotekcyjne ma także melatonina, hormon wydzielany przez szyszynkę regulujący rytm snu i czuwania. Melatonina reaguje z rodnikiem hydroksylowym, w wyniku tej reakcji powstaje rodnik melatoniny, który charakteryzuje się znikomą toksycznością. Hormon ten ponadto zwiększa aktywność enzymów antyoksydacyjnych: dysmutazy ponadtlenkowej i peroksydazy glutationowej. Kolejną zaletą tego związku jest działanie przeciwnowotworowe. Te potencjalnie korzystne dualne właściwości melatoniny jako radiouczulacza i radioprotektora w jednym sprawiły, że została dopuszczona do fazy badań klinicznych. Jednakże u biorących w nich udział pacjentów onkologicznych nie odnotowano protekcyjnego działania hormonu.

Najnowszą grupą radioprotektorów są związki o działaniu bakteriobójczym – tetracykliny i fluorochinolony. Wyniki badań in vivo są bardzo obiecujące. 87,5% populacji myszy, które uprzednio naświetlono letalną dawką promieniowania, przeżyło. Co więcej, ta grupa antybiotyków nie zmienia radiowrażliwości komórek nowotworowych. Leki te wykazują nieco odmienny mechanizm działania – nie są typowymi „zmiataczami” wolnych rodników, ale poprzez acetylotransferazę histonową działają na strukturę chromatyny.

Promieniowanie jonizujące to broń obosieczna. W terapii przynosi wiele korzyści, nie jest jednak pozbawione działań niepożądanych. Dzięki radioprotektorom możliwe jest zminimalizowanie działań niepożądanych względem komórek prawidłowych.