Нове дослідження, засноване на нанотехнологіях, дає надію на лікування гострої ниркової травми та недостатності.
Нирки є важливим життєво важливим органом, який виконує найважливіші функції в організмі. Він видаляє відходи та зайву воду з нашого кровотоку, щоб утворити сечу, яка потім тече з нирок у сечовий міхур через сечоводи. Ці відходи, які утворюються в нашому організмі в результаті нормального розпаду м’язів і їжі, повинні бути викинуті та ефективно виведені.
В гострому ниркова недостатність, зараз називається гострою травмою нирок (ПНП), азотисті відходи швидко накопичуються, а виділення сечі зменшується, тобто організм намагається виробляти сечу. Це відбувається протягом короткого проміжку часу (днів або навіть годин) від початку захворювання, що викликає серйозні ускладнення. Основною причиною ГРП є окислювальний стрес, який виникає через порушення балансу між вільними радикалами та антиоксидантним захистом у результаті збільшення кисневмісних відходів, що спричиняє пошкодження ліпідів, білків та ДНК. Цей сценарій викликає запалення і прогресує захворювання нирок. Тоді висока ймовірність розвитку серцево-судинних захворювань і раку. Тому відомо, що продукти та харчові добавки, багаті антиоксидантами, захищають від шкідливого впливу кисневмісних відходів. Коли тяжкість захворювання нирок прогресує, необхідна підтримуюча терапія, як-от регідратація та діаліз, і навіть може знадобитися трансплантація нирки. Не існує ліків від ГРП, що робить його відповідальним за мільйони смертей щороку.
Захист та лікування пошкоджених нирок залишається величезною проблемою в медицині. Антиоксидантний препарат NAC (N-ацетилцистеїн), який вважається золотим стандартом, зазвичай використовується для захисту нирок від токсичності під час процедур, але цей препарат має низьку біодоступність і, таким чином, має обмежену ефективність.
Нанотехнологічний підхід до терапії
Застосування нанотехнологій в біомедичних методах, включаючи терапію, набрало темпів в останні десятиліття. Але такі застосування показали обмеження в лікуванні захворювань нирок. У новому дослідженні вчені зі США та Китаю описали новий метод профілактики для зупинки ГРП та лікування за допомогою нанотехнологій, що включають крихітні самозбірні форми, які мають лише мільярдну частину метра в діаметрі. Ці форми були розроблені та розроблені за допомогою нанотехнологічного методу під назвою «Орігамі ДНК' в якому поєднанні основ з чотирьох ДНК нуклеотиди використовуються для проектування та виготовлення того, що називається ДНК наноструктури орігамі (DON). Ці наноструктури – трикутної, трубчастої або прямокутної форми – можна використовувати для виконання різноманітних завдань всередині тіла. Архітектура така наноструктури ідеально підходить для живих систем, оскільки вони стабільні та мають низьку токсичність та імуногенність.
ДНК Наноструктури орігамі самозбираються та закріплюються на різних частинах нирок і утворюють навколо них захисний шар. Це було помічено при оцінці їх фізіологічного розподілу за допомогою кількісного зображення за допомогою позитронно-емісійної томографії (ПЕТ). Їх дослідження опубліковано в Природа Біомедична інженерія. Група підготувала різн ДНК структури орігамі, а також використовується радіо маркування для вивчення їхньої поведінки в нирках миші під час аналізу за допомогою ПЕТ-зображень. Було помічено, що вони накопичуються в нирках здорових мишей, а також у тих, хто мав AKI.
Дослідження показало, як ДНК Наноструктури орігамі діють як швидкий (лише за 2 години) і дуже активний засіб для захисту нирок, а також були терапевтичними для полегшення симптомів ГПН. Вивчивши їх розподіл у реальному часі за допомогою ПЕТ-сканування, було виявлено, що прямокутні наноструктури були найбільш успішними в захисті нирок так само, як і стандартні ліки. Ці структури відстежують кисневмісні відходи та захищають клітини від пошкодження внаслідок окисного стресу. Вони допомагають підтримувати баланс вільних радикалів і антиоксидантного захисту в нирках і навколо них, зменшуючи та послаблюючи окислювальний стрес, який є основним джерелом і симптомом ГПН. Заходи ДОН зупиняють прогресування захворювання нирок. DON були протестовані як на нирках живих мишей, так і на клітинах нирок ембріонів людини. Ці структури діяли як захисний захист і покращували функцію нирок при ГПН так само ефективно, як і традиційна медикаментозна терапія, зокрема препарат NAC для ГПН.
Структури орігамі ДНК постійно були присутні в нирках, що, як припускають автори, пов’язано з кількома факторами, включаючи стійкість DON до травних ферментів та уникнення їх контролю імунної системи. Фізіологічно покращення функції нирок оцінювали, відзначаючи рівні сироваткового креатиніну та азоту сечовини крові, і було зрозуміло, що спостерігалося значне покращення екскреторної функції нирок, порівняно зі стандартною медикаментозною терапією.
Це міждисциплінарне дослідження поєднує досвід наномедицини та візуалізації in vivo та є першим в історії дослідження поширення ДНК наноструктури в живій системі, відстежуючи їхню поведінку в реальному часі. DON мають низьку токсичність в основних органах тіла, що робить їх ідеальними для клінічного використання у людей. Ця сучасна технологія є надійною основою, яка може забезпечити локалізований захист нирок від ГПН і може бути використана для розробки нових терапевтичних підходів до лікування ГПН та інших захворювань нирок. Рішення для захворювань нирок може стати реальністю для пацієнтів, які страждають від гострого ураження нирок. Дослідження збільшує потенціал терапевтичних програмованих наноструктур, які можна використовувати для цільової доставки ліків і відновлення органів і тканин в організмі.
***
{Ви можете прочитати оригінальну дослідницьку роботу, натиснувши посилання DOI, наведене нижче в списку цитованих джерел(ів)}
Джерела
Jiang D та ін. 2018 рік. ДНК Наноструктури орігамі можуть демонструвати переважне поглинання нирками та полегшувати гостре ураження нирок. Природа Біомедична інженерія. 2 (1). https://doi.org/10.1038/s41551-018-0317-8
***
