Egy új, nanotechnológián alapuló tanulmány reményt ad az akut vesekárosodás és -elégtelenség kezelésére.
A vese nélkülözhetetlen létfontosságú szerv, amely kritikus funkciókat lát el a szervezetben. Eltávolítja a salakanyagokat és a felesleges vizet a véráramunkból, és vizeletet termel, amely aztán a vesékből a húgyhólyagba áramlik az uretereken keresztül. Ezeket a salakanyagokat, amelyek az izomzat és az élelmiszerek normál lebontása során keletkeznek a szervezetünkben, el kell dobni és hatékonyan ki kell üríteni.
Akut állapotban veseelégtelenség, most akut vesesérülésnek (AKI) nevezett nitrogéntartalmú salakanyagok gyorsan felhalmozódnak, és a vizeletkibocsátás csökken, azaz a szervezet küzd a vizelettermeléssel. Ez a betegség kezdetétől számított rövid időn belül (napok vagy akár órák) megtörténik, és súlyos szövődményeket okoz. Az AKI fő oka az oxidatív stressz, amely a szabad gyökök és az antioxidáns védelem közötti egyensúly megbomlása miatt következik be, ami az oxigéntartalmú salakanyagok növekedéséből adódóan, így károsítja a lipideket, fehérjéket és DNS. Ez a forgatókönyv gyulladást okoz, és elősegíti a vesebetegséget. Ekkor nagy az esély a szív- és érrendszeri betegségek és a rák kialakulására. Ezért ismert, hogy az antioxidánsokban gazdag élelmiszerek és kiegészítők védenek az oxigéntartalmú salakanyagok káros hatásaitól. Amikor a vesebetegség súlyossága előrehalad, olyan támogató terápiákra van szükség, mint a rehidratáció és a dialízis, és akár veseátültetésre is szükség lehet. Az AKI-ra nem áll rendelkezésre gyógymód, amely évente milliók haláláért felelős.
A sérült vesék védelme és kezelése továbbra is óriási kihívást jelent az orvostudományban. Az aranystandardnak tartott NAC (N-acetilcisztein) antioxidáns gyógyszert általában a vesék toxicitás elleni védelmére használják az eljárások során, de ennek a gyógyszernek gyenge a biológiai hozzáférhetősége, és így korlátozott a hatékonysága.
Nanotechnológiai megközelítés a terápiában
A nanotechnológia alkalmazása az orvosbiológiai módszerekben, beleértve a terápiát is, az elmúlt évtizedekben felgyorsult. Az ilyen alkalmazások azonban korlátozottságot mutattak a vesebetegségek kezelésében. Egy új tanulmányban amerikai és kínai tudósok egy új megelőző módszert írtak le az AKI megállítására és kezelésére nanotechnológiával, amely apró, önszerveződő formákat foglal magában, amelyek átmérője mindössze a méter milliárdod része. Ezeket a formákat az úgynevezett nanotechnológiai módszerrel tervezték és fejlesztették ki.DNS origami' amelyben négy alappárosítás DNS nukleotidokat használnak az ún DNS origami nanostruktúrák (DON). Ezek a nanostruktúrák – akár háromszög, cső vagy téglalap alakúak – különböző testen belüli feladatok elvégzésére használhatók. Az ilyenek építészete nanostruktúrák ideálisan alkalmas élő rendszerekben, mivel stabilak, alacsony toxicitású és immunogenitásúak.
DNS Az origami nanostruktúrák önmagukban összeállnak és rátapadnak a vesék különböző részeire, és védőréteget képeznek körülöttük. Ezt a fiziológiai eloszlásuk pozitronemissziós tomográfiás (PET) kvantitatív képalkotással történő felmérésekor látták. Tanulmányukat ben tették közzé Természet Biomedical Engineering. A csoport sokféleképpen készült DNS origami szerkezetek és szintén használtak rádió címkézés, hogy tanulmányozzák viselkedésüket egérvesében, miközben PET-képalkotással elemezték őket. Felhalmozódtak az egészséges egerek, valamint az AKI-s egerek veséjében.
A tanulmány megmutatta, hogyan DNS Az origami nanostruktúrák gyors (mindössze 2 órán belül) és nagyon aktív vesevédőként hatnak, és terápiás hatást gyakoroltak az AKI tüneteinek enyhítésére is. Valós idejű eloszlásukat PET-szkenneléssel vizsgálva kiderült, hogy különösen a négyszögletes nanostruktúrák voltak a legsikeresebbek a vesék védelmében, ugyanúgy, mint egy standard gyógyszer. Ezek a struktúrák nyomon követik az oxigéntartalmú salakanyagokat, és elszigetelik a sejteket az oxidatív stressz okozta károsodástól. Segítenek fenntartani a szabad gyökök egyensúlyát és az antioxidáns védekezést a vesében és környékén, csökkentik és enyhítik az oxidatív stresszt, amely az AKI vezető forrása és tünete. A DON-ok által hozott intézkedések megállítják a vesebetegség előrehaladását. A DON-okat élő egérvese- és emberi embrionális vesesejteken egyaránt tesztelték. Ezek a struktúrák védő védőként működtek és javították a veseműködést az AKI-ban ugyanolyan hatékonyan, mint a hagyományos gyógyszeres terápiák, különösen az AKI NAC-gyógyszerei.
A DNS origami struktúrák tartósan jelen voltak a vesékben, ami a szerzők szerint számos tényezőnek köszönhető, beleértve a DON-ok emésztőenzimekkel szembeni rezisztenciáját és az immunrendszer felügyeletének elkerülését. Fiziológiailag a veseműködés javulását a szérum kreatinin és a vér karbamid-nitrogénszintjének megállapításával értékelték, és egyértelmű volt, hogy a vese kiválasztási funkciója szignifikáns javulást mutat a szokásos gyógyszeres terápiához képest.
Ez a multidiszciplináris tanulmány egyesíti a nanomedicina és az in vivo képalkotás szakértelmét, és ez az első, amely a DNS nanostruktúrákat egy élő rendszerben viselkedésük élő nyomon követésével. A DON-ok alacsony toxicitásúak a szervezet fő szerveiben, így ideálisak az emberek klinikai felhasználására. Ez a modern technológia olyan erős alapot jelent, amely lokális védelmet nyújthat a veséknek az AKI-vel szemben, és felhasználható új terápiás megközelítések kidolgozására az AKI és más vesebetegségek kezelésére. A vesebetegségek megoldása valósággá válhat az akut vesekárosodásban szenvedő betegek számára. A tanulmány növeli a terápiás programozható nanostruktúrákban rejlő lehetőségeket, amelyek felhasználhatók célzott gyógyszerszállításra, valamint szerv- és szövetjavításra a szervezetben.
***
{Az eredeti kutatási cikket a hivatkozott forrás(ok) listájában lent található DOI linkre kattintva olvashatja el}
Forrás (ok)
Jiang D et al. 2018. DNS Az origami nanostruktúrák előnyös vesefelvételt mutathatnak, és enyhíthetik az akut vesekárosodást. Természet Biomedical Engineering. 2. (1) bekezdése alapján. https://doi.org/10.1038/s41551-018-0317-8
***
