Un estudio novedoso basado en la nanotecnología genera esperanzas para el tratamiento de la insuficiencia y la insuficiencia renal aguda.
El riñón es un órgano vital esencial que realiza funciones críticas en el cuerpo. Elimina los desechos y el agua extra de nuestro torrente sanguíneo para producir orina que luego fluye de los riñones a la vejiga a través de los uréteres. Estos desechos que se producen en nuestro cuerpo a partir de la descomposición normal de los músculos y los alimentos deben desecharse y excretarse de manera eficiente.
En agudo insuficiencia renal, ahora llamado Lesión renal aguda (LRA), los desechos nitrogenados se acumulan rápidamente y la producción de orina disminuye, es decir, el cuerpo tiene dificultades para producir orina. Esto ocurre en un corto período de tiempo (días o incluso horas) desde el inicio de la dolencia que causa complicaciones graves. La principal causa de AKI es el estrés oxidativo que se produce debido a la alteración del equilibrio entre los radicales libres y las defensas antioxidantes como resultado del aumento de los productos de desecho que contienen oxígeno, lo que daña los lípidos, las proteínas y ADN. Este escenario provoca inflamación y avanza la enfermedad renal. Entonces, hay altas posibilidades de desarrollar enfermedades cardiovasculares y cáncer. Es por eso que se sabe que los alimentos y suplementos ricos en antioxidantes protegen de los efectos nocivos de los productos de desecho que contienen oxígeno. Cuando la gravedad de la enfermedad renal avanza, se necesitan terapias de apoyo como rehidratación y diálisis e incluso se puede requerir un trasplante de riñón. No existe una cura disponible para la LRA, lo que la hace responsable de millones de muertes cada año.
La protección y el tratamiento de los riñones lesionados sigue siendo un desafío enorme en la medicina. Un fármaco antioxidante NAC (N-acetilcisteína) considerado el estándar de oro se utiliza generalmente para proteger los riñones de la toxicidad durante los procedimientos, pero este fármaco tiene poca biodisponibilidad y, por lo tanto, tiene una eficacia limitada.
Enfoque de la nanotecnología para la terapia
La aplicación de la nanotecnología en métodos biomédicos, incluida la terapia, se ha acelerado en las últimas décadas. Pero tales aplicaciones han mostrado limitaciones en el tratamiento de enfermedades renales. En un nuevo estudio, científicos de EE. UU. Y China han descrito un método preventivo novedoso para detener la LRA y tratarla mediante el uso de nanotecnología que involucra pequeñas formas autoensamblables que miden apenas una mil millonésima parte de un metro de diámetro. Estas formas fueron diseñadas y desarrolladas utilizando el método de nanotecnología llamado 'Origami de ADN' en qué emparejamiento de bases de cuatro ADN nucleotides is used to engineer and fabricate what is called 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 nanoestructuras es ideal para sistemas vivos porque son estables y tienen baja toxicidad e inmunogenicidad.
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 Naturaleza Ingeniería Biomédica. The group prepared various 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 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.
Las estructuras de origami de ADN estaban presentes de manera persistente en los riñones, lo que los autores sugieren que se debe a varios factores, incluida la resistencia de los DON a las enzimas digestivas y su evitación de la vigilancia del sistema inmunológico. Fisiológicamente, la mejoría en la función renal se evaluó observando los niveles de creatinina sérica y nitrógeno ureico en sangre y estaba claro que hubo una mejora significativa en la función excretora renal comparable a la terapia con medicamentos estándar.
This multidisciplinary study combines expertise of nanomedicine and in-vivo imaging and is the first ever to investigate distribution of 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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{Puede leer el trabajo de investigación original haciendo clic en el enlace DOI que figura a continuación en la lista de fuentes citadas}
Fuentes)
Jiang D et al. 2018. ADN origami nanostructures can exhibit preferential renal uptake and alleviate acute kidney injury. Naturaleza Ingeniería Biomédica. 2 (1). https://doi.org/10.1038/s41551-018-0317-8
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