Une nouvelle étude basée sur la nanotechnologie génère de l'espoir pour le traitement des lésions rénales aiguës et de l'insuffisance rénale.
Le rein est un organe vital essentiel qui remplit des fonctions essentielles dans le corps. Il élimine les déchets et l'excès d'eau de notre circulation sanguine pour produire de l'urine qui s'écoule ensuite des reins vers la vessie par les uretères. Ces déchets qui sont produits dans notre corps à partir de la dégradation normale des muscles et des aliments doivent être jetés et excrétés efficacement.
Dans les aigus Insuffisance rénale, maintenant appelé lésion rénale aiguë (IRA), les déchets azotés s'accumulent rapidement et la production d'urine diminue, c'est-à-dire que le corps a du mal à produire de l'urine. Cela se produit dans un court laps de temps (jours ou même heures) après l'apparition de la maladie causant des complications graves. La principale cause de l'IRA est le stress oxydatif qui se produit en raison d'un équilibre perturbé entre les radicaux libres et les défenses anti-oxydantes résultant de l'augmentation des déchets contenant de l'oxygène, causant ainsi des dommages aux lipides, aux protéines et L'ADN. Ce scénario provoque une inflammation et fait progresser la maladie rénale. Il y a alors de fortes chances de développer des maladies cardiovasculaires et un cancer. C'est pourquoi les aliments riches en antioxydants et les suppléments sont connus pour protéger des effets nocifs des déchets contenant de l'oxygène. Lorsque la gravité de la maladie rénale augmente, des thérapies de soutien comme la réhydratation et la dialyse sont nécessaires et même une greffe de rein peut être nécessaire. Il n'existe aucun remède disponible pour l'IRA, ce qui la rend responsable de millions de décès chaque année.
La protection et le traitement des reins lésés restent un énorme défi en médecine. Un médicament antioxydant NAC (N-acétylcystéine) considéré comme l'étalon-or est généralement utilisé pour protéger les reins de la toxicité pendant les procédures, mais ce médicament a une faible biodisponibilité et a donc une efficacité limitée.
Approche nanotechnologique pour la thérapie
L'application de la nanotechnologie dans les méthodes biomédicales, y compris la thérapie, s'est accélérée au cours des dernières décennies. Mais de telles applications ont montré des limites dans le traitement des maladies rénales. Dans une nouvelle étude, des scientifiques des États-Unis et de la Chine ont décrit une nouvelle méthode préventive pour arrêter l'IRA et la traiter en utilisant la nanotechnologie impliquant de minuscules formes auto-assemblantes qui mesurent à peine un milliardième de mètre de diamètre. Ces formes ont été conçues et développées à l'aide de la méthode de nanotechnologie appelée 'Origami ADN' dans lequel l'appariement de base de quatre L'ADN nucleotides is used to engineer and fabricate what is called L'ADN origami nanostructures (DONs). These nanostructures – either triangular, tubular or rectangular in shape – can be then used for performing various tasks inside the body. The architecture of such nanostructures est idéalement adapté aux systèmes vivants car ils sont stables et ont une faible toxicité et immunogénicité.
L'ADN origami nanostructures self-assemble and latch onto different parts of the kidneys and form a protective layer around them. This has been seen when assessing their physiological distribution using quantitative imaging by positron emission tomography (PET). Their study is published in Nature Biomedical Engineering. The group prepared various L'ADN origami structures and also used Radio labelling to study their behaviour in mouse kidney while analysing them using PET imaging. They were seen to accumulate in kidneys of healthy mice as well those who had AKI.
The study showed how L'ADN origami nanostructures act as a fast (within only 2 hours) and very active kidney protectant and were also therapeutic in relieving symptoms of AKI. Upon examination of their real-time distribution using PET scan it was see that rectangular nanostructures particularly were most successful in protecting kidneys in the same manner as a standard drug would. These structures track down oxygen-containing waste products and insulate the cells from damage due to oxidative stress. They help maintain balance of free radicals and anti-oxidant defences in and around the kidney reducing and alleviating oxidative stress which is the leading source and symptom of AKI. The measures taken by DONs stop the kidney disease to progress. DONs were tested both on living mice kidney and human embryonic kidney cells. These structures acted as a protective guard and improved kidney function in AKI as effectively as traditional drug therapies particularly NAC drug for AKI.
Des structures d'origami d'ADN étaient présentes de manière persistante dans les reins, ce que les auteurs suggèrent en raison de plusieurs facteurs, notamment la résistance des DON aux enzymes digestives et leur évitement de la surveillance du système immunitaire. Physiologiquement, l'amélioration de la fonction rénale a été évaluée en notant les taux de créatinine sérique et d'azote uréique du sang et il était clair qu'il y avait une amélioration significative de la fonction d'excrétion rénale comparable à un traitement médicamenteux standard.
This multidisciplinary study combines expertise of nanomedicine and in-vivo imaging and is the first ever to investigate distribution of L'ADN nanostructures in a living system by live tracking their behaviour. DONs have low toxicity in main organs of the body making them ideally suited for clinical use in humans. This modern technology is a strong foundation which can provide localized protection to kidneys from AKI and can be used to design novel therapeutic approaches for treating AKI and other kidney diseases. A solution for kidney diseases could become a reality for patients suffering from acute kidney injury. The study adds to the potential of therapeutic programmable nanostructures which can be used for targeted drug delivery and organ and tissue repair in the body.
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Sources)
Jiang D et al. 2018. L'ADN origami nanostructures can exhibit preferential renal uptake and alleviate acute kidney injury. Nature Biomedical Engineering. 2 (1). https://doi.org/10.1038/s41551-018-0317-8
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