Nowa metoda leczenia ostrego uszkodzenia nerek (AKI)

Ostre uszkodzenie nerek (AKI – acute kidney injury, termin ten zastąpił wcześniej używane określenie "ostra niewydolność nerek", ARF – acute renal failure) jest definiowane jako stan, w którym dochodzi do gwałtownego pogorszenia czynności nerek - w ciągu godzin lub tygodni. Spada wytwarzanie moczu, czemu towarzyszy gromadzenie się w organizmie produktów przemiany azotowej i kreatyniny. Prowadzi to do bardzo poważanych komplikacji. Pacjenci z chorobą nerek często też mają towarzyszące dolegliwości. Dużo częściej występują u nich choroby sercowo-naczyniowe i nowotwory. Co roku dochodzi na świecie do około 13 milionów AKI, a w ich efekcie – do 1,7 miliona zgonów.

Nowa metoda leczenia ostrego uszkodzenia nerek wykorzystująca nanotechnologię

W zaawansowanej AKI konieczne bywa przeszczepienie nerki, a także terapie wspomagające, w tym nawadnianie i dializa. Bywa, że AKI powodują środki kontrastujące, stosowane niekiedy w medycznej diagnostyce obrazowej. W celu ochrony nerek stosowana jest niekiedy N-acetylocysteina (NAC), lek o działaniu przeciwutleniającym. Jednak jej słaba biodostępność w uszkodzonych nerkach może ograniczać skuteczność leczenia.

Prof. Hao Yan i jego współpracownicy z University of Wisconsin-Madison oraz z Chin opisali nową metodę leczenia i zapobiegania AKI. Polega ona na zastosowaniu maleńkich, samoorganizujących się struktur o wymiarach liczonych w nanometrach (miliardowych częściach metra). Trójkątne, cylindryczne i prostokątne kształty są projektowane i budowane przy użyciu metody znanej jako origami DNA. Wykorzystuje ona podstawowe właściwości parowania czterech nukleotydów DNA do konstruowania i wytwarzania nanostruktur origami DNA (DON), które samoorganizują się i gromadzą przede wszystkim w nerkach. Można je stosować w żywych organizmach ze względu na ich stabilność, niską toksyczność i małą immunogenność.

Wyniki eksperymentów prowadzonych na myszach i ludzkich embrionalnych komórkach nerkowych sugerują, że DON szybko i aktywnie chronią nerki, a także mogą łagodzić objawy AKI. Rozmieszczenie znakowanych radioaktywnie DON w żywym organizmie zbadano za pomocą pozytonowej tomografii emisyjnej (PET). Wyniki pokazały, że szczególnie skuteczne były prostokątne nanostruktury, chroniąc nerki przed uszkodzeniem tak skutecznie, jak wiodąca terapia lekowa (NAC) i łagodząc będący ważną przyczyną AKI stres oksydacyjny.

Jak zaznaczają autorzy, ochronne i terapeutyczne działanie DON opisanych w nowym badaniu wynika ze zdolności nanostruktur do usuwania reaktywnych form tlenu. Izolują w ten sposób wrażliwe komórki od uszkodzeń spowodowanych stresem oksydacyjnym. Aby wyjaśnić utrzymywanie się w nerkach nanostruktur DON, autorzy proponują kilka mechanizmów, w tym ich odporność na enzymy trawienne, unikanie odpowiedzi układu immunologicznego i niską absorpcję białka. (PAP)