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急性腎不全の治療のためのDNAオリガミナノ構造

ナノテクノロジーに基づく新しい研究は、急性腎障害と腎不全の治療への希望を生み出します。

腎臓は、体内で重要な機能を果たす重要な臓器です。 血流から老廃物や余分な水分を取り除き、尿を生成します。尿は腎臓から尿管を通って膀胱に流れます。 筋肉や食物の通常の分解から私たちの体で生成されるこれらの老廃物は、効率的に廃棄され、排泄されなければなりません。

急性の 腎不全、現在は急性腎障害(AKI)と呼ばれている窒素性老廃物が急速に蓄積し、尿量が減少します。つまり、体が尿を生成するのに苦労します。 これは、病気の発症から短期間(数日または数時間)以内に起こり、深刻な合併症を引き起こします。 AKIの主な原因は、酸素含有老廃物の増加に起因するフリーラジカルと抗酸化防御のバランスの乱れによって発生する酸化ストレスであり、脂質、タンパク質、および DNA。 このシナリオは炎症を引き起こし、腎臓病を進行させます。 その場合、心血管疾患や癌を発症する可能性が高くなります。 そのため、抗酸化物質が豊富な食品やサプリメントは、酸素を含む廃棄物の有害な影響から保護することが知られています。 腎臓病の重症度が進行すると、水分補給や透析などのサポート療法が必要になり、腎臓移植さえも必要になる場合があります。 AKIに利用できる治療法はなく、毎年何百万人もの死者を出している。

負傷した腎臓の保護と治療は、依然として医学における大きな課題です。 ゴールドスタンダードと考えられている抗酸化薬NAC(N-アセチルシステイン)は、一般的に手順中の毒性から腎臓を保護するために使用されますが、この薬は生物学的利用能が低く、したがって有効性が限られています。

治療のためのナノテクノロジーアプローチ

治療を含む生物医学的方法におけるナノテクノロジーの応用は、ここ数十年でペースを上げてきました。 しかし、そのようなアプリケーションは、腎臓病の治療に限界を示しています。 新しい研究では、米国と中国の科学者が、直径わずかXNUMX億分のXNUMXメートルの小さな自己組織化形態を含むナノテクノロジーを使用してAKIを停止し、治療するための新しい予防方法について説明しました。 これらの形状は、「」と呼ばれるナノテクノロジー手法を使用して設計および開発されました。DNA折り紙'XNUMXつの塩基対 DNA ヌクレオチドは、いわゆるものを操作して製造するために使用されます。 DNA 折り紙ナノ構造(DON)。これらのナノ構造(形状は三角形、管状、または長方形)は、体内でさまざまなタスクを実行するために使用できます。このようなアーキテクチャ ナノ構造 安定しており、毒性と免疫原性が低いため、生体システムに最適です。

DNA 折り紙のナノ構造は自己集合して腎臓のさまざまな部分に付着し、その周囲に保護層を形成します。これは、陽電子放射断層撮影法 (PET) による定量的イメージングを使用してそれらの生理学的分布を評価するときに見られました。彼らの研究は、 ネイチャーバイオメディカルエンジニアリング。グループはさまざまな準備をしました DNA 折り紙の構造も使用されます ラジオ PETイメージングを使用してそれらを分析しながら、マウスの腎臓におけるそれらの挙動を研究するための標識。それらは、AKIに罹患したマウスだけでなく、健康なマウスの腎臓にも蓄積することが観察された。

研究はその方法を示しました DNA 折り紙のナノ構造は、即効性(わずか 2 時間以内)で非常に活性な腎臓保護剤として作用し、AKI の症状を緩和する治療効果もありました。 PETスキャンを使用してそれらのリアルタイム分布を検査したところ、特に長方形のナノ構造が標準的な薬剤と同じ方法で腎臓を保護するのに最も効果的であることがわかりました。これらの構造は、酸素を含む老廃物を追跡し、酸化ストレスによる損傷から細胞を保護します。これらは、腎臓内およびその周囲のフリーラジカルと抗酸化防御のバランスを維持するのに役立ち、AKI の主な原因および症状である酸化ストレスを軽減および軽減します。 DON が講じた措置により、腎臓病の進行が阻止されます。 DON は、生きているマウスの腎臓とヒト胎児腎臓細胞の両方でテストされました。これらの構造は保護ガードとして機能し、従来の薬物療法、特に AKI に対する NAC 薬と同様に効果的に AKI の腎機能を改善しました。

DNAオリガミの構造は腎臓に持続的に存在していました。これは、消化酵素に対するDONの耐性や、免疫系の監視の回避など、いくつかの要因によるものであると著者は示唆しています。 生理学的に、腎機能の改善は、血清クレアチニンと血中尿素窒素のレベルに注目することによって評価され、標準的な薬物療法に匹敵する腎排泄機能の有意な改善があったことは明らかでした。

この学際的な研究は、ナノ医療と生体内イメージングの専門知識を組み合わせたものであり、ナノ医療の分布を調査する史上初の研究です。 DNA 生体システム内のナノ構造の挙動をライブ追跡することにより、ナノ構造を解析します。 DON は体の主要臓器に対する毒性が低いため、人間の臨床使用に最適です。この最新の技術は、AKI から腎臓を局所的に保護できる強力な基盤であり、AKI やその他の腎臓病を治療するための新しい治療アプローチを設計するために使用できます。急性腎障害に苦しむ患者にとって、腎臓病の解決策が現実となる可能性があります。この研究は、標的を絞った薬物送達や体内の器官および組織の修復に使用できる、治療プログラム可能なナノ構造の可能性を高めます。

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{引用元のリストにある以下のDOIリンクをクリックすると、元の研究論文を読むことができます}

ソース

ジャン・Dら。 2018年。 DNA 折り紙ナノ構造は、優先的に腎臓に取り込まれ、急性腎障害を軽減することができます。 ネイチャーバイオメディカルエンジニアリング。 2(1)。 https://doi.org/10.1038/s41551-018-0317-8

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