Nano-tehnologia - utilitate în vindecarea leziunii acute de rinichi

Rinichii reprezintă organe vitale ale organismului, cu rol esențial de a epura și elimina apa în exces, prin formarea urinei. Anual, sunt înregistrate 13,3 milioane cazuri noi de leziune acută renală și 1,7 milioane cazuri de deces, creând o adevărată problemă de sănătate.

În cazul leziunii acute de rinichi se acumulează în scurt timp o cantitate semnificativă de deșeuri de nitrogen, pe măsură ce debitul urinar scade. Deșeurile și componentele sangvine nefolositoare organismului sunt rezultate în urma proceselor fiziologice de degradare metabolică, fenomene indispensabile organismului pentru generarea energiei. Dată fiind incapacitatea renală de eliminare a acestora, se acumulează și determină apariția tabloului clinic specific.

Leziunea acută renală poate varia clinic în ceea ce privește severitatea și abordarea terapeutică. Astfel, stadiul final necesită transplant renal sau terapie suportivă, dializă și hidratare adecvată.

Leziunea acută renală indusă de substanța de contrast reprezintă o formă clinică frecvent întâlnită. N-acetilcisteina, medicamentul cu rol protectiv renal utilizat pentru combaterea acumulării toxice în timpul procedurilor care utilizează substanță de contrast, prezintă eficacitate limitată întrucât biodisponibilitatea sa este redusă.

Nano-tehnologia și rolul în medicină

Nano-medicina, o metodă de inginerie atomică și moleculară cu aplicabilitate biomedicală, revoluționează metodele exploratorii și terapeutice folosite în prezent în medicină.

Elementul esențial implică proprietatea acizilor nucleici, ADN (acid deoxiribonucleic) și ARN (acid ribonucleic), de legare a perechilor de baze, rezultând structuri capabile să îndeplinească diverse funcții.

În plus, stabilitatea, toxicitatea și imunogenitatea reduse sunt caracteristici valoroase, care le propulsează pe scala importanței utilității în cadrul cercetării nano-tehnologice. Persistența acestor nano-structuri la nivel renal poate fi atribuită unor mecanisme diverse, precum rezistența la enzimele digestive, absorbția proteică redusă.

Protecție renală prin „geometrie ADN”

Cercetarea s-a îndreptat către soluționarea afectării renale prin proiectul condus de către Hao Yan și colaboratorii din cadrul Universității Wisconsin-Madison și în China. Echipa a elaborat o metodă inovatoare de prevenție și tratament a leziunii acute renale. Tehnica cunoscută drept „origami ADN” constă în proiectarea unor forme triunghiulare, tubulare și dreptunghiulare cu ajutorul nucleotidelor ADN-ului, rezultând nano-structuri de origami ADN (DONs – DNA origami nanostructures). Acestea se acumulează preferențial în rinichi, deținând proprietatea de auto-asamblare.

Observarea acestor structuri de mici dimensiuni (DONs) relevă fenomenul de protecție exercitat rapid asupra leziunilor renale, care deține în plus capacitatea de ameliorare a simptomatologiei. Cu ajutorul PET-CT a fost evaluată distribuția. Rezultatele finale conchid eficacitatea acestei metode inovatoare comparabilă cu terapia medicamentoasă specifică acestor cazuri, prin combaterea principalei surse de inducere a leziunilor, stresul oxidativ.

Cercetătorii au utilizat cele trei forme geometrice diferite de DONs etichetate radiologic și au observat comportamentul acestora pe șoareci drept subiecți de experimentare. Forma dreptunghiulară a obținut cel mai înalt beneficiu (protector și terapeutic). Ulterior, a fost comparată cu medicația considerată „gold standard” pentru leziunea acută de rinichi, N-acetilcisteina (NAC), demonstrând beneficii suplimentare (îmbunătățirea funcției excretorii renale în cadrul subiecților de experimentare cu leziune acută renală tratați cu DONs, comparativ cu cei tratați cu NAC).

Efectele protective și terapeutice au fost demonstrate, în plus, prin conducerea studiilor pe serii celulare renale care aparțin embrionului uman și cobai în viață și sunt demonstrate prin abilitatea acestor nano-structuri de a „curăța” speciile reactive de oxigen și de a izola celulele predispuse la acțiunea stresului oxidativ (DONs ameliorează stresul oxidativ într-un interval de două ore de la incubare în cadrul celulelor renale afectate).

Siguranța utilizării acestor nano-structuri a fost demonstrată prin evaluarea răspunsului imun cu ajutorul valorilor serice ale interleukinei-6 (IL-6) și ale factorului de necroză tumorală alfa (TNF-α). Rezultatele confirmă non-imunogenitatea, iar probele de țesut cardiac, hepatic, splenic, pulmonar și renal relevă toxicitatea scăzută în cadrul acestor organe primare.

Acest studiu promotor pavează calea către abordarea unor noi metode terapeutice în cadrul leziunii acute de rinichi, dar și a altor afecțiuni renale.

Sursa: Science Daily