Ný rannsókn byggð á nanótækni skapar von um að meðhöndla bráða nýrnaskaða og nýrnabilun.
Nýru er nauðsynlegt líffæri sem gegnir mikilvægum hlutverkum í líkamanum. Það fjarlægir úrgang og auka vatn úr blóðrásinni okkar til að framleiða þvag sem síðan rennur frá nýrum til þvagblöðru í gegnum þvagrásina. Þessum úrgangi sem myndast í líkama okkar við eðlilega niðurbrot vöðva og matvæla verður að farga og skilja út á skilvirkan hátt.
Í bráðri nýrnabilun, sem nú heitir Acute Kidney Injury (AKI) köfnunarefnisúrgangur safnast hratt upp og þvagframleiðsla minnkar, þ.e. líkaminn á í erfiðleikum með að framleiða þvag. Þetta gerist innan skamms tíma (daga eða jafnvel klukkustunda) frá upphafi sjúkdómsins sem veldur alvarlegum fylgikvillum. Helsta orsök AKI er oxunarálag sem á sér stað vegna trufluðs jafnvægis milli sindurefna og andoxunarvarna sem stafar af aukningu á súrefnisinnihaldandi úrgangsefnum sem veldur þannig skemmdum á lípíðum, próteinum og DNA. Þessi atburðarás veldur bólgu og ýtir undir nýrnasjúkdóminn. Þá eru miklar líkur á að fá hjarta- og æðasjúkdóma og krabbamein. Þess vegna er vitað að matvæli og bætiefni sem eru rík af andoxunarefnum vernda gegn skaðlegum áhrifum úrgangsefna sem innihalda súrefni. Þegar alvarleiki nýrnasjúkdóms versnar er þörf á stuðningsmeðferðum eins og endurvökvun og skilun og jafnvel nýrnaígræðsla gæti verið nauðsynleg. Það er engin lækning til fyrir AKI sem gerir það ábyrgt fyrir milljónum dauðsfalla á hverju ári.
Að vernda og meðhöndla slösuð nýru er enn gríðarleg áskorun í læknisfræði. Andoxunarlyf NAC (N-asetýlsýstein) sem er talið gulls ígildi er almennt notað til að vernda nýru gegn eiturverkunum meðan á aðgerðum stendur en þetta lyf hefur lélegt aðgengi og hefur því takmarkaða virkni.
Nanótækni nálgun fyrir meðferð
Notkun nanótækni í líflæknisfræðilegum aðferðum, þar með talið meðferð, hefur tekið hraða á undanförnum áratugum. En slík forrit hafa sýnt takmörkun í meðhöndlun nýrnasjúkdóma. Í nýrri rannsókn hafa vísindamenn frá Bandaríkjunum og Kína lýst nýrri fyrirbyggjandi aðferð til að stöðva AKI og meðhöndla það með því að nota nanótækni sem felur í sér örsmá sjálfsamsett form sem mæla aðeins milljarðasta úr metra í þvermál. Þessi form voru hönnuð og þróuð með nanótækniaðferðinni sem kallast 'DNA origami' þar sem grunnpörun fjögurra DNA núkleótíð eru notuð til að móta og búa til það sem kallað er DNA Origami nanóbyggingar (DONs). Þessar nanóbyggingar - ýmist þríhyrndar, pípulaga eða rétthyrndar að lögun - er síðan hægt að nota til að framkvæma ýmis verkefni inni í líkamanum. Arkitektúr slíkra nanostructure hentar vel fyrir lifandi kerfi vegna þess að þau eru stöðug og hafa litla eituráhrif og ónæmisvaldandi áhrif.
DNA Origami nanóbyggingar setja saman sjálf og festast á mismunandi hluta nýrna og mynda verndandi lag utan um þau. Þetta hefur komið í ljós þegar lífeðlisfræðileg dreifing þeirra er metin með megindlegri myndgreiningu með positron emission tomography (PET). Rannsókn þeirra er birt í Lífeðlisfræðiverkfræði náttúrunnar. Hópurinn undirbjó ýmislegt DNA origami mannvirki og einnig notuð útvarp merkingar til að rannsaka hegðun þeirra í músarnýrum á meðan þau eru greind með PET myndgreiningu. Þeir sáust safnast fyrir í nýrum heilbrigðra músa sem og þeirra sem höfðu AKI.
Rannsóknin sýndi hvernig DNA origami nanóbyggingar virka sem hröð (innan aðeins 2 klukkustunda) og mjög virk nýrnavörn og voru einnig lækningaleg við að draga úr einkennum AKI. Við athugun á rauntímadreifingu þeirra með PET skönnun kom í ljós að rétthyrnd nanóbygging var sérstaklega farsæl til að vernda nýru á sama hátt og venjulegt lyf myndi gera. Þessi mannvirki rekja upp úrgangsefni sem innihalda súrefni og einangra frumurnar frá skemmdum vegna oxunarálags. Þeir hjálpa til við að viðhalda jafnvægi milli sindurefna og andoxunarvarna í og í kringum nýrun og draga úr og draga úr oxunarálagi sem er leiðandi uppspretta og einkenni AKI. Ráðstafanirnar sem DONs hafa gripið til koma í veg fyrir framgang nýrnasjúkdómsins. DONs voru prófuð bæði á nýrum úr lifandi músum og nýrnafrumum úr mönnum. Þessi mannvirki virkuðu sem verndandi vörn og bætti nýrnastarfsemi í AKI á eins áhrifaríkan hátt og hefðbundnar lyfjameðferðir, sérstaklega NAC lyf fyrir AKI.
DNA origami uppbygging var viðvarandi til staðar í nýrum sem höfundar benda til að sé vegna nokkurra þátta, þar á meðal ónæmi DONs gegn meltingarensímum og forðast eftirlit með ónæmiskerfi. Lífeðlisfræðilega var bati á nýrnastarfsemi metinn með því að taka eftir magni kreatíníns í sermi og þvagefnis köfnunarefnis í blóði og ljóst var að marktækur bati var á útskilnaðarstarfsemi nýrna sambærilegt við hefðbundna lyfjameðferð.
Þessi þverfaglega rannsókn sameinar sérfræðiþekkingu á nanólækningum og in vivo myndgreiningu og er sú fyrsta til að rannsaka dreifingu á DNA nanóbyggingar í lifandi kerfi með því að fylgjast með hegðun þeirra í beinni. DONs hafa litla eituráhrif í helstu líffærum líkamans sem gerir það að verkum að þau henta vel til klínískrar notkunar hjá mönnum. Þessi nútímatækni er sterkur grunnur sem getur veitt nýrum staðbundna vernd gegn AKI og hægt að nota til að hanna nýjar lækningaaðferðir til að meðhöndla AKI og aðra nýrnasjúkdóma. Lausn fyrir nýrnasjúkdóma gæti orðið að veruleika fyrir sjúklinga sem þjást af bráðum nýrnaskaða. Rannsóknin bætir við möguleika lækningaforritanlegra nanóbygginga sem hægt er að nota til markvissrar lyfjagjafar og líffæra- og vefjaviðgerðar í líkamanum.
***
{Þú getur lesið upprunalegu rannsóknarritgerðina með því að smella á DOI hlekkinn sem gefinn er upp hér að neðan á listanum yfir tilvitnaðar heimildir}
Heimildir)
Jiang D o.fl. 2018. DNA Origami nanóbyggingar geta sýnt ívilnandi nýrnaupptöku og dregið úr bráðum nýrnaskaða. Lífeðlisfræðiverkfræði náttúrunnar. 2 (1). https://doi.org/10.1038/s41551-018-0317-8
***
