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Nanoestructuras de ADN Origami para el tratamiento de la insuficiencia renal aguda

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 Los nucleótidos se utilizan para diseñar y fabricar lo que se llama ADN Nanoestructuras de origami (DON). Estas nanoestructuras, ya sea de forma triangular, tubular o rectangular, se pueden utilizar para realizar diversas tareas dentro del cuerpo. La arquitectura de tal nanoestructuras es ideal para sistemas vivos porque son estables y tienen baja toxicidad e inmunogenicidad.

ADN Las nanoestructuras de origami se autoensamblan y se adhieren a diferentes partes de los riñones y forman una capa protectora a su alrededor. Esto se ha observado al evaluar su distribución fisiológica mediante imágenes cuantitativas mediante tomografía por emisión de positrones (PET). Su estudio se publica en Naturaleza Ingeniería Biomédica. El grupo preparó varios ADN estructuras de origami y también utilizadas radio etiquetado para estudiar su comportamiento en riñones de ratón mientras se analizan mediante imágenes PET. Se observó que se acumulaban en los riñones de ratones sanos y también en aquellos que padecían IRA.

El estudio mostró cómo ADN Las nanoestructuras de origami actúan como un protector renal rápido (en sólo 2 horas) y muy activo y también fueron terapéuticas para aliviar los síntomas de la IRA. Tras examinar su distribución en tiempo real mediante exploración PET, se observó que las nanoestructuras rectangulares en particular tenían más éxito en proteger los riñones de la misma manera que lo haría un fármaco estándar. Estas estructuras rastrean los productos de desecho que contienen oxígeno y aíslan las células del daño causado por el estrés oxidativo. Ayudan a mantener el equilibrio de los radicales libres y las defensas antioxidantes dentro y alrededor del riñón, reduciendo y aliviando el estrés oxidativo, que es la principal fuente y síntoma de la IRA. Las medidas tomadas por los DON detienen el progreso de la enfermedad renal. Los DON se probaron tanto en células de riñón de ratones vivos como en células de riñón de embriones humanos. Estas estructuras actuaron como una barrera protectora y mejoraron la función renal en la IRA con tanta eficacia como las terapias farmacológicas tradicionales, en particular el fármaco NAC para la IRA.

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.

Este estudio multidisciplinario combina experiencia en nanomedicina e imágenes in vivo y es el primero en investigar la distribución de ADN nanoestructuras en un sistema vivo mediante el seguimiento en vivo de su comportamiento. Los DON tienen baja toxicidad en los órganos principales del cuerpo, lo que los hace ideales para uso clínico en humanos. Esta tecnología moderna es una base sólida que puede proporcionar protección localizada a los riñones contra la IRA y puede usarse para diseñar enfoques terapéuticos novedosos para el tratamiento de la IRA y otras enfermedades renales. Una solución para las enfermedades renales podría convertirse en una realidad para los pacientes que padecen una lesión renal aguda. El estudio aumenta el potencial de las nanoestructuras terapéuticas programables que pueden usarse para la administración dirigida de fármacos y la reparación de órganos y tejidos en el cuerpo.

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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 Las nanoestructuras de origami pueden exhibir una captación renal preferencial y aliviar la lesión renal aguda. Naturaleza Ingeniería Biomédica. 2 (1). https://doi.org/10.1038/s41551-018-0317-8

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Equipo SCIEU
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