Ang isang nobelang pag-aaral batay sa nanotechnology ay bumubuo ng pag-asa para sa paggamot sa talamak na pinsala sa bato at pagkabigo.
Ang bato ay isang mahalagang organ na gumaganap ng mga kritikal na function sa katawan. Ito ay nag-aalis ng mga dumi at labis na tubig mula sa ating daloy ng dugo upang makagawa ng ihi na pagkatapos ay dumadaloy mula sa mga bato patungo sa pantog sa pamamagitan ng mga ureter. Ang mga dumi na ito na nalilikha sa ating katawan mula sa normal na pagkasira ng kalamnan at mga pagkain ay dapat na itapon at mailabas nang mahusay.
Sa talamak kabiguan ng bato, ngayon ay tinatawag na Acute Kidney Injury (AKI) nitrogenous wastes ay mabilis na naipon at bumababa ang ihi na ilalabas ibig sabihin, ang katawan ay nagpupumilit na gumawa ng ihi. Nangyayari ito sa loob ng maikling panahon (mga araw o kahit na oras) mula sa pagsisimula ng sakit na nagiging sanhi ng malubhang komplikasyon. Ang pangunahing sanhi ng AKI ay ang oxidative stress na nangyayari dahil sa nababagabag na balanse sa pagitan ng mga free radical at anti-oxidant na panlaban na nagreresulta mula sa pagtaas ng mga produktong basura na naglalaman ng oxygen kaya nagdudulot ng pinsala sa mga lipid, protina at DNA. Ang sitwasyong ito ay nagdudulot ng pamamaga at nagpapaunlad sa sakit sa bato. Mayroong mataas na pagkakataon na magkaroon ng mga sakit sa cardiovascular at kanser. Iyon ang dahilan kung bakit kilala ang mga pagkaing mayaman sa anti-oxidant at supplement na nagpoprotekta mula sa mga mapaminsalang epekto ng mga produktong basurang naglalaman ng oxygen. Kapag ang kalubhaan ng sakit sa bato ay umuunlad, ang mga pansuportang therapy tulad ng rehydration at dialysis ay kailangan at kahit na ang kidney transplant ay maaaring kailanganin. Walang magagamit na lunas para sa AKI na ginagawa itong responsable para sa milyun-milyong pagkamatay bawat taon.
Ang pagprotekta at paggamot sa mga nasugatan na bato ay nananatiling isang napakalaking hamon sa medisina. Ang isang anti-oxidant na gamot na NAC (N-acetylcysteine) na itinuturing na pamantayang ginto ay karaniwang ginagamit upang protektahan ang mga bato mula sa toxicity sa panahon ng mga pamamaraan ngunit ang gamot na ito ay may mahinang bioavailability at sa gayon ay may limitadong bisa.
Diskarte sa Nanotechnology para sa therapy
Ang paggamit ng nanotechnology sa mga biomedical na pamamaraan kabilang ang therapy ay bumilis sa mga nakalipas na dekada. Ngunit ang mga naturang aplikasyon ay nagpakita ng limitasyon sa pagpapagamot ng mga sakit sa bato. Sa isang bagong pag-aaral, inilarawan ng mga siyentipiko mula sa USA at China ang isang nobelang paraan ng pag-iwas para sa paghinto ng AKI at paggamot nito sa pamamagitan ng paggamit ng nanotechnology na kinasasangkutan ng maliliit na self-assembling form na sumusukat lamang ng isang bilyong metro ang lapad. Ang mga hugis na ito ay dinisenyo at binuo gamit ang nanotechnology method na tinatawag na 'DNA origami' sa kung saan base pagpapares ng apat DNA Ang mga nucleotide ay ginagamit sa pag-engineer at paggawa ng tinatawag na DNA origami nanostructures (DONs). Ang mga nanostructure na ito - alinman sa tatsulok, pantubo o hugis-parihaba na hugis - ay maaaring gamitin para sa pagsasagawa ng iba't ibang mga gawain sa loob ng katawan. Ang arkitektura ng naturang mga nanostruktura ay perpektong angkop para sa mga buhay na sistema dahil ang mga ito ay matatag at may mababang toxicity at immunogenicity.
DNA Ang mga origami nanostructure ay nagtitipon sa sarili at nakakabit sa iba't ibang bahagi ng mga bato at bumubuo ng isang proteksiyon na layer sa kanilang paligid. Ito ay nakita kapag tinatasa ang kanilang physiological distribution gamit ang quantitative imaging sa pamamagitan ng positron emission tomography (PET). Ang kanilang pag-aaral ay inilathala sa Kalikasan Biomedical Engineering. Iba't iba ang inihanda ng grupo DNA origami structures at ginamit din radyo pag-label upang pag-aralan ang kanilang pag-uugali sa mouse kidney habang sinusuri ang mga ito gamit ang PET imaging. Nakita silang naipon sa mga bato ng malulusog na daga pati na rin ang mga may AKI.
Ang pag-aaral ay nagpakita kung paano DNA Ang mga origami nanostructure ay kumikilos bilang isang mabilis (sa loob lamang ng 2 oras) at napakaaktibong proteksiyon sa bato at nakapagpapagaling din sa pag-alis ng mga sintomas ng AKI. Sa pagsusuri sa kanilang real-time na pamamahagi gamit ang PET scan, nakita na ang mga hugis-parihaba na nanostructure ay partikular na pinakamatagumpay sa pagprotekta sa mga bato sa parehong paraan tulad ng gagawin ng isang karaniwang gamot. Sinusubaybayan ng mga istrukturang ito ang mga produktong basurang naglalaman ng oxygen at ini-insulate ang mga cell mula sa pinsala dahil sa oxidative stress. Tumutulong ang mga ito na mapanatili ang balanse ng mga libreng radical at anti-oxidant na panlaban sa loob at paligid ng bato na binabawasan at pinapagaan ang oxidative stress na siyang nangungunang pinagmumulan at sintomas ng AKI. Ang mga hakbang na ginawa ng mga DON ay pumipigil sa pag-unlad ng sakit sa bato. Ang mga DON ay sinubukan kapwa sa mga buhay na mice na bato at mga embryonic na selula ng bato ng tao. Ang mga istrukturang ito ay kumilos bilang isang proteksiyon na bantay at pinahusay na paggana ng bato sa AKI na kasing epektibo ng mga tradisyunal na therapy sa gamot partikular na ang NAC na gamot para sa AKI.
Ang mga istruktura ng DNA origami ay patuloy na naroroon sa mga bato na iminumungkahi ng mga may-akda ay dahil sa ilang mga kadahilanan kabilang ang paglaban ng mga DON sa mga digestive enzyme at ang kanilang pag-iwas sa pagsubaybay sa immune system. Physiologically, ang pagpapabuti sa pag-andar ng bato ay tinasa sa pamamagitan ng pagpuna sa mga antas ng serum creatinine at urea nitrogen ng dugo at malinaw na mayroong makabuluhang pagpapabuti sa pagpapaandar ng excretory ng bato na maihahambing sa karaniwang therapy sa droga.
Pinagsasama ng multidisciplinary na pag-aaral na ito ang kadalubhasaan ng nanomedicine at in-vivo imaging at ito ang kauna-unahang nag-imbestiga sa pamamahagi ng DNA nanostructure sa isang buhay na sistema sa pamamagitan ng live na pagsubaybay sa kanilang pag-uugali. Ang mga DON ay may mababang toxicity sa mga pangunahing organo ng katawan kaya angkop ang mga ito para sa klinikal na paggamit sa mga tao. Ang modernong teknolohiyang ito ay isang matibay na pundasyon na maaaring magbigay ng lokal na proteksyon sa mga bato mula sa AKI at maaaring magamit upang magdisenyo ng mga bagong therapeutic approach para sa paggamot sa AKI at iba pang mga sakit sa bato. Ang isang solusyon para sa mga sakit sa bato ay maaaring maging isang katotohanan para sa mga pasyente na dumaranas ng matinding pinsala sa bato. Ang pag-aaral ay nagdaragdag sa potensyal ng therapeutic programmable nanostructures na maaaring magamit para sa naka-target na paghahatid ng gamot at pag-aayos ng organ at tissue sa katawan.
***
{Maaari mong basahin ang orihinal na papel ng pananaliksik sa pamamagitan ng pag-click sa link ng DOI na ibinigay sa ibaba sa listahan ng (mga) binanggit na pinagmulan}
Pinagmulan (s)
Jiang D et al. 2018. DNA Ang mga origami nanostructure ay maaaring magpakita ng kagustuhan sa pagkuha ng bato at maibsan ang matinding pinsala sa bato. Kalikasan Biomedical Engineering. 2(1). https://doi.org/10.1038/s41551-018-0317-8
***
