یک مطالعه جدید مبتنی بر فناوری نانو، امیدی را برای درمان آسیب حاد و نارسایی کلیه ایجاد می کند.
کلیه یک اندام حیاتی ضروری است که وظایف حیاتی را در بدن انجام می دهد. مواد زائد و آب اضافی را از جریان خون ما خارج می کند تا ادرار تولید کند که سپس از کلیه ها به مثانه از طریق حالب ها جریان می یابد. این مواد زائد که در بدن ما از تجزیه طبیعی ماهیچه ها و غذاها تولید می شوند باید دور ریخته و به طور موثر دفع شوند.
در حاد نارسایی کلیهضایعات نیتروژن دار آسیب حاد کلیه (AKI) به سرعت ایجاد می شود و خروجی ادرار کاهش می یابد، یعنی بدن برای تولید ادرار تلاش می کند. این اتفاق در یک بازه زمانی کوتاه (روزها یا حتی ساعت ها) از شروع بیماری رخ می دهد و باعث ایجاد عوارض جدی می شود. علت اصلی AKI استرس اکسیداتیو است که به دلیل برهم خوردن تعادل بین رادیکال های آزاد و دفاع آنتی اکسیدانی ناشی از افزایش مواد زائد حاوی اکسیژن و در نتیجه آسیب به لیپیدها، پروتئین ها و DNA. این سناریو باعث التهاب و پیشرفت بیماری کلیوی می شود. در این صورت احتمال ابتلا به بیماری های قلبی عروقی و سرطان زیاد است. به همین دلیل است که مواد غذایی و مکمل های غنی از آنتی اکسیدان ها از اثرات مضر محصولات زائد حاوی اکسیژن محافظت می کنند. هنگامی که شدت بیماری کلیوی پیشرفت می کند، درمان های حمایتی مانند آبرسانی مجدد و دیالیز مورد نیاز است و حتی ممکن است پیوند کلیه مورد نیاز باشد. هیچ درمانی برای AKI در دسترس نیست که باعث می شود سالانه میلیون ها مرگ و میر در آن رخ دهد.
حفاظت و درمان کلیه های آسیب دیده یک چالش بزرگ در پزشکی است. یک داروی آنتی اکسیدانی NAC (N-acetylcysteine) که استاندارد طلایی محسوب می‌شود، عموماً برای محافظت از کلیه‌ها در برابر سمیت در طی مراحل استفاده می‌شود، اما این دارو فراهمی زیستی ضعیفی دارد و بنابراین اثربخشی محدودی دارد.
رویکرد نانوتکنولوژی برای درمان
کاربرد نانوتکنولوژی در روش‌های زیست پزشکی از جمله درمان در دهه‌های اخیر سرعت گرفته است. اما چنین کاربردهایی محدودیت هایی را در درمان بیماری های کلیوی نشان داده اند. در یک مطالعه جدید، دانشمندانی از ایالات متحده و چین یک روش پیشگیرانه جدید را برای متوقف کردن AKI و درمان آن با استفاده از فناوری نانو شامل اشکال کوچک خودآرایی که فقط یک میلیاردم متر قطر دارند، توصیف کردند. این اشکال با استفاده از روش نانوتکنولوژی طراحی و توسعه یافته اند.اوریگامی DNAکه در آن جفت پایه از چهار DNA نوکلئوتیدها برای مهندسی و ساخت چیزی که نامیده می شود استفاده می شود DNA نانوساختارهای اوریگامی (DONs). این نانوساختارها - به شکل مثلث، لوله یا مستطیل - می توانند برای انجام کارهای مختلف در داخل بدن مورد استفاده قرار گیرند. معماری از این قبیل ساختارهای نانو برای سیستم های زنده ایده آل است زیرا پایدار هستند و سمیت و ایمنی زایی پایینی دارند.
DNA نانوساختارهای اوریگامی خود به خود جمع می شوند و روی قسمت های مختلف کلیه ها می چسبند و یک لایه محافظ در اطراف آنها تشکیل می دهند. این امر هنگام ارزیابی توزیع فیزیولوژیکی آنها با استفاده از تصویربرداری کمی توسط توموگرافی انتشار پوزیترون (PET) دیده شده است. مطالعه آنها در منتشر شده است مهندسی پزشکی بیولوژیکی. گروه مختلف تهیه کردند DNA سازه های اوریگامی و نیز استفاده می شود رادیو برچسب‌گذاری برای مطالعه رفتار آنها در کلیه موش در حالی که آنها را با استفاده از تصویربرداری PET تجزیه و تحلیل می‌کردند. مشاهده شد که آنها در کلیه موش های سالم و همچنین موش هایی که AKI داشتند تجمع می یابند.
مطالعه نشان داد که چگونه DNA نانوساختارهای اوریگامی به عنوان یک محافظ سریع (فقط 2 ساعت) و بسیار فعال کلیه عمل می کنند و همچنین در تسکین علائم AKI نیز موثر بودند. پس از بررسی توزیع بلادرنگ آنها با استفاده از اسکن PET، مشاهده شد که نانوساختارهای مستطیلی به ویژه در محافظت از کلیه ها به همان شیوه ای که یک داروی استاندارد انجام می دهد، موفق تر هستند. این ساختارها محصولات زائد حاوی اکسیژن را ردیابی می کنند و سلول ها را از آسیب ناشی از استرس اکسیداتیو عایق می کنند. آنها به حفظ تعادل رادیکال های آزاد و دفاع آنتی اکسیدانی در داخل و اطراف کلیه کمک می کنند و استرس اکسیداتیو را کاهش می دهند که منبع اصلی و علامت AKI است. اقدامات انجام شده توسط DON ها از پیشرفت بیماری کلیوی جلوگیری می کند. DON ها هم روی کلیه موش های زنده و هم بر روی سلول های کلیه جنینی انسان آزمایش شدند. این ساختارها به عنوان یک محافظ محافظ عمل کردند و عملکرد کلیه را در AKI به همان اندازه موثر درمان های دارویی سنتی به ویژه داروی NAC برای AKI بهبود بخشیدند.
ساختارهای اوریگامی DNA به طور مداوم در کلیه ها وجود داشت که نویسندگان پیشنهاد می کنند به دلیل عوامل متعددی از جمله مقاومت DONs در برابر آنزیم های گوارشی و اجتناب از نظارت بر سیستم ایمنی است. از نظر فیزیولوژیکی، بهبود عملکرد کلیه با توجه به سطوح کراتینین سرم و نیتروژن اوره خون ارزیابی شد و واضح بود که بهبود قابل توجهی در عملکرد دفع کلیه در مقایسه با درمان دارویی استاندارد وجود دارد.
این مطالعه چند رشته‌ای ترکیبی از تخصص نانوپزشکی و تصویربرداری in-vivo است و اولین مطالعه‌ای است که به بررسی توزیع DNA نانوساختارها در یک سیستم زنده با ردیابی مستقیم رفتار آنها. DON ها سمیت کمی در اندام های اصلی بدن دارند و آنها را برای استفاده بالینی در انسان ایده آل می کند. این فناوری مدرن پایه ای قوی است که می تواند محافظت موضعی از کلیه ها در برابر AKI فراهم کند و می تواند برای طراحی رویکردهای درمانی جدید برای درمان AKI و سایر بیماری های کلیوی مورد استفاده قرار گیرد. راه حلی برای بیماری های کلیوی می تواند برای بیمارانی که از آسیب حاد کلیوی رنج می برند به واقعیت تبدیل شود. این مطالعه به پتانسیل نانوساختارهای قابل برنامه ریزی درمانی می افزاید که می توانند برای دارورسانی هدفمند و ترمیم اندام و بافت در بدن مورد استفاده قرار گیرند.
***
{شما می‌توانید مقاله پژوهشی اصلی را با کلیک بر روی پیوند DOI که در فهرست منابع ذکر شده در زیر آمده است بخوانید}
منبع (ها)
جیانگ دی و همکاران 2018. DNA نانوساختارهای اوریگامی می توانند جذب کلیوی ترجیحی را نشان دهند و آسیب حاد کلیه را کاهش دهند. مهندسی پزشکی بیولوژیکی. 2 (1). https://doi.org/10.1038/s41551-018-0317-8
***
