나노기술을 기반으로 한 새로운 연구는 급성 신장 손상 및 부전 치료에 대한 희망을 낳습니다.
신장은 신체에서 중요한 기능을 수행하는 필수적인 필수 기관입니다. 그것은 우리의 혈류에서 노폐물과 여분의 물을 제거하여 소변을 생성한 다음 신장에서 요관을 통해 방광으로 흐릅니다. 근육과 음식의 정상적인 분해로 인해 우리 몸에서 생성되는 이러한 폐기물은 버려야 하고 효율적으로 배설되어야 합니다.
급성 신부전, 현재 AKI(급성 신장 손상)라고 하는 질소 폐기물이 빠르게 축적되고 소변 생산량이 감소합니다. 즉, 신체가 소변을 생성하기 위해 분투합니다. 이것은 심각한 합병증을 유발하는 질병 발병의 짧은 시간(수일 또는 심지어 몇 시간) 내에 발생합니다. AKI의 주요 원인은 산소 함유 폐기물의 증가로 인한 자유 라디칼과 항산화 방어 간의 균형이 깨져 발생하는 산화 스트레스로 지질, 단백질 및 DNA. 이 시나리오는 염증을 유발하고 신장 질환을 진행시킵니다. 그러면 심혈관 질환과 암이 발병할 가능성이 높습니다. 이것이 항산화제가 풍부한 식품과 보충제가 산소 함유 폐기물의 유해한 영향으로부터 보호하는 것으로 알려진 이유입니다. 신장 질환의 중증도가 진행되면 재수화 및 투석과 같은 지원 요법이 필요하고 신장 이식이 필요할 수도 있습니다. AKI는 매년 수백만 명이 사망하는 원인이 되는 치료법이 없습니다.
손상된 신장을 보호하고 치료하는 것은 의학에서 여전히 큰 도전입니다. 금본위제로 간주되는 항산화제 NAC(N-아세틸시스테인)는 일반적으로 시술 중 신장을 독성으로부터 보호하기 위해 사용되지만 이 약물은 생체이용률이 낮아 효과가 제한적이다.
치료를 위한 나노기술 접근
치료를 포함한 생물의학 방법에 나노기술을 적용하는 것은 최근 수십 년 동안 속도를 내고 있습니다. 그러나 이러한 응용은 신장 질환 치료에 한계가 있습니다. 새로운 연구에서 미국과 중국의 과학자들은 지름이 XNUMX억 분의 XNUMX미터에 불과한 작은 자가 조립 형태를 포함하는 나노기술을 사용하여 AKI를 멈추고 치료하는 새로운 예방 방법을 설명했습니다. 이 모양은 '라고 불리는 나노 기술 방법을 사용하여 설계 및 개발되었습니다DNA 종이 접기' XNUMX의 염기쌍 DNA 뉴클레오티드는 소위 말하는 것을 설계하고 제작하는 데 사용됩니다. DNA 종이접기 나노구조(DON). 삼각형, 관형 또는 직사각형 모양의 이러한 나노구조는 신체 내부에서 다양한 작업을 수행하는 데 사용될 수 있습니다. 그러한 건축은 나노 구조 안정적이고 독성과 면역원성이 낮기 때문에 살아있는 시스템에 이상적으로 적합합니다.
DNA 종이접기 나노구조는 자가 조립되어 신장의 다른 부분에 고정되어 그 주위에 보호층을 형성합니다. 이는 양전자방출단층촬영(PET)에 의한 정량적 영상을 사용하여 생리학적 분포를 평가할 때 나타났습니다. 그들의 연구는 자연 생체 공학. 다양한 그룹이 준비한 DNA 종이 접기 구조 및 또한 사용 라디오 PET 영상을 사용하여 분석하면서 마우스 신장에서의 행동을 연구하기 위한 라벨링. 건강한 쥐와 AKI가 있는 쥐의 신장에 이 물질이 축적되는 것으로 나타났습니다.
이 연구는 방법을 보여주었습니다. DNA 종이접기 나노구조는 빠르고(단 2시간 이내) 매우 활동적인 신장 보호제 역할을 하며 AKI 증상 완화에도 치료 효과가 있었습니다. PET 스캔을 사용하여 실시간 분포를 조사한 결과 직사각형 나노구조가 특히 표준 약물과 동일한 방식으로 신장을 보호하는 데 가장 성공적인 것으로 나타났습니다. 이러한 구조는 산소 함유 폐기물을 추적하고 산화 스트레스로 인한 손상으로부터 세포를 보호합니다. 이는 신장 내부 및 주변의 자유 라디칼과 항산화 방어의 균형을 유지하여 AKI의 주요 원인이자 증상인 산화 스트레스를 줄이고 완화하는 데 도움이 됩니다. DON이 취한 조치는 신장 질환의 진행을 막습니다. DON은 살아있는 쥐의 신장 세포와 인간 배아 신장 세포 모두에서 테스트되었습니다. 이러한 구조는 전통적인 약물 치료법, 특히 AKI에 대한 NAC 약물만큼 효과적으로 AKI에서 보호 가드 역할을 하고 신장 기능을 개선했습니다.
DNA 종이접기 구조는 신장에 지속적으로 존재했으며, 이는 DON이 소화 효소에 대한 저항성과 면역 체계 감시 회피를 비롯한 여러 요인 때문이라고 저자는 제안합니다. 생리학적으로 신장 기능의 개선은 혈청 크레아티닌과 혈액 요소 질소의 수치에 주목하여 평가되었으며 표준 약물 요법에 필적하는 신장 배설 기능의 상당한 개선이 있음이 분명했습니다.
이 다학제적 연구는 나노의학 및 생체 내 이미징의 전문 지식을 결합하고 나노의학의 분포를 조사한 최초의 연구입니다. DNA 살아있는 시스템의 나노 구조를 실시간으로 추적하여 행동을 추적합니다. DON은 신체의 주요 기관에 독성이 낮아 인간의 임상 사용에 이상적으로 적합합니다. 이 현대 기술은 AKI로부터 신장을 국부적으로 보호할 수 있는 강력한 기반이며 AKI 및 기타 신장 질환 치료를 위한 새로운 치료법을 설계하는 데 사용될 수 있습니다. 급성 신장 손상으로 고통받는 환자들에게 신장 질환에 대한 해결책이 현실이 될 수 있습니다. 이 연구는 표적 약물 전달과 신체의 장기 및 조직 복구에 사용될 수 있는 치료 프로그램 가능 나노구조의 잠재력을 추가합니다.
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출처
Jiang Det al. 2018. DNA 종이접기 나노구조는 우선적인 신장 흡수를 나타내고 급성 신장 손상을 완화할 수 있습니다. 자연 생체 공학. 2(1). https://doi.org/10.1038/s41551-018-0317-8
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