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Nanostructures d'origami d'ADN pour le traitement de l'insuffisance rénale aiguë

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 les nucléotides sont utilisés pour concevoir et fabriquer ce qu'on appelle L'ADN nanostructures d'origami (DON). Ces nanostructures – de forme triangulaire, tubulaire ou rectangulaire – peuvent ensuite être utilisées pour effectuer diverses tâches à l’intérieur du corps. L'architecture d'un tel nanostructures est idéalement adapté aux systèmes vivants car ils sont stables et ont une faible toxicité et immunogénicité.

L'ADN Les nanostructures d'origami s'auto-assemblent et s'accrochent à différentes parties des reins et forment une couche protectrice autour d'eux. Cela a été observé lors de l’évaluation de leur distribution physiologique à l’aide de l’imagerie quantitative par tomographie par émission de positons (TEP). Leur étude est publiée dans Nature Biomedical Engineering. Le groupe a préparé divers L'ADN structures d'origami et également utilisées Radio marquage pour étudier leur comportement dans les reins de souris tout en les analysant par imagerie TEP. Ils se sont accumulés dans les reins de souris en bonne santé ainsi que dans celles atteintes d'AKI.

L'étude a montré comment L'ADN Les nanostructures d'origami agissent comme un protecteur rénal rapide (en seulement 2 heures) et très actif et étaient également thérapeutiques pour soulager les symptômes de l'AKI. Après examen de leur distribution en temps réel à l'aide du PET-scan, il a été constaté que les nanostructures rectangulaires étaient particulièrement efficaces pour protéger les reins de la même manière qu'un médicament standard. Ces structures traquent les déchets contenant de l’oxygène et isolent les cellules des dommages dus au stress oxydatif. Ils aident à maintenir l’équilibre des radicaux libres et des défenses antioxydantes dans et autour des reins, réduisant et atténuant le stress oxydatif qui est la principale source et symptôme de l’AKI. Les mesures prises par les DON empêchent la progression de la maladie rénale. Les DON ont été testés à la fois sur des cellules rénales de souris vivantes et sur des cellules rénales embryonnaires humaines. Ces structures ont agi comme un protecteur et ont amélioré la fonction rénale dans l'AKI aussi efficacement que les thérapies médicamenteuses traditionnelles, en particulier le médicament NAC pour l'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.

Cette étude multidisciplinaire combine l'expertise de la nanomédecine et de l'imagerie in vivo et est la première à étudier la distribution de L'ADN nanostructures dans un système vivant en suivant en direct leur comportement. Les DON ont une faible toxicité dans les principaux organes du corps, ce qui les rend parfaitement adaptés à une utilisation clinique chez l'homme. Cette technologie moderne constitue une base solide qui peut fournir une protection localisée aux reins contre l’AKI et peut être utilisée pour concevoir de nouvelles approches thérapeutiques pour traiter l’AKI et d’autres maladies rénales. Une solution aux maladies rénales pourrait devenir une réalité pour les patients souffrant d’insuffisance rénale aiguë. L'étude ajoute au potentiel des nanostructures thérapeutiques programmables qui peuvent être utilisées pour l'administration ciblée de médicaments et la réparation des organes et des tissus du corps.

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{Vous pouvez lire le document de recherche original en cliquant sur le lien DOI ci-dessous dans la liste des sources citées}

Sources)

Jiang D et coll. 2018. L'ADN les nanostructures d'origami peuvent présenter une absorption rénale préférentielle et atténuer les lésions rénales aiguës. Nature Biomedical Engineering. 2 (1). https://doi.org/10.1038/s41551-018-0317-8

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Équipe SCIEU
Équipe SCIEUhttps://www.ScientificEuropean.co.uk
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