دراسة جديدة تعتمد على تقنية النانو تولد الأمل في علاج إصابات الكلى الحادة والفشل.
الكلى هي عضو حيوي أساسي يؤدي وظائف حرجة في الجسم. يزيل الفضلات والمياه الزائدة من مجرى الدم لإنتاج البول الذي يتدفق بعد ذلك من الكلى إلى المثانة عبر الحالب. يجب التخلص من هذه النفايات التي يتم إنتاجها في أجسامنا من الانهيار الطبيعي للعضلات والأطعمة وإخراجها بكفاءة.
في الحادة فشل كلوي، والتي تسمى الآن إصابات الكلى الحادة (AKI) ، تتراكم النفايات النيتروجينية بسرعة وينخفض إنتاج البول ، أي يكافح الجسم لإنتاج البول. يحدث هذا في غضون فترة زمنية قصيرة (أيام أو حتى ساعات) من بداية المرض الذي يسبب مضاعفات خطيرة. السبب الرئيسي لـ AKI هو الإجهاد التأكسدي الذي يحدث بسبب اختلال التوازن بين الجذور الحرة والدفاعات المضادة للأكسدة الناتجة عن زيادة منتجات النفايات المحتوية على الأكسجين مما يتسبب في تلف الدهون والبروتينات و الحمض النووي. يتسبب هذا السيناريو في حدوث التهابات وتطور أمراض الكلى. ثم هناك فرص كبيرة للإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية والسرطان. هذا هو السبب في أن الأطعمة والمكملات الغذائية الغنية بمضادات الأكسدة معروفة بأنها تحمي من الآثار الضارة لمنتجات النفايات المحتوية على الأكسجين. عندما تتطور شدة مرض الكلى ، هناك حاجة إلى علاجات داعمة مثل معالجة الجفاف وغسيل الكلى ، وحتى زرع الكلى قد تكون مطلوبة. لا يوجد علاج متاح لـ AKI مما يجعلها مسؤولة عن ملايين الوفيات كل عام.
تظل حماية الكلى المصابة وعلاجها تحديًا هائلاً في الطب. يستخدم دواء مضاد للأكسدة NAC (N-acetylcysteine) يعتبر المعيار الذهبي بشكل عام لحماية الكلى من السمية أثناء الإجراءات ولكن هذا الدواء له توافر حيوي ضعيف وبالتالي فعاليته محدودة.
نهج تقنية النانو للعلاج
تسارع تطبيق تقنية النانو في الأساليب الطبية الحيوية بما في ذلك العلاج في العقود الأخيرة. لكن مثل هذه التطبيقات أظهرت محدودية في علاج أمراض الكلى. في دراسة جديدة ، وصف علماء من الولايات المتحدة والصين طريقة وقائية جديدة لإيقاف التهاب المفاصل الروماتويدي ومعالجته باستخدام تقنية النانو التي تتضمن أشكالًا صغيرة ذاتية التجميع يبلغ قطرها جزء من المليار من المتر. تم تصميم هذه الأشكال وتطويرها باستخدام طريقة تكنولوجيا النانو المسماة "اوريغامي DNA'حيث قاعدة الاقتران من أربعة الحمض النووي يتم استخدام النيوكليوتيدات لهندسة وتصنيع ما يسمى الحمض النووي الهياكل النانوية اوريغامي (DONs). يمكن بعد ذلك استخدام هذه الهياكل النانوية - إما مثلثة أو أنبوبية أو مستطيلة الشكل - لأداء مهام مختلفة داخل الجسم. الهندسة المعمارية من هذا القبيل النانو مناسب بشكل مثالي للأنظمة الحية لأنها مستقرة ولديها سمية منخفضة وقدرة مناعة.
الحمض النووي تتجمع الهياكل النانوية الورقية ذاتيًا وتلتصق بأجزاء مختلفة من الكلى وتشكل طبقة واقية حولها. وقد شوهد هذا عند تقييم توزيعها الفسيولوجي باستخدام التصوير الكمي بواسطة التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET). يتم نشر دراستهم في طبيعة الهندسة الطبية الحيوية. أعدت المجموعة مختلف الحمض النووي هياكل اوريغامي وتستخدم أيضا راديو وضع العلامات لدراسة سلوكهم في كلية الفأر أثناء تحليلها باستخدام التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET). وقد لوحظ أنها تتراكم في كلى الفئران السليمة وكذلك أولئك الذين يعانون من التهاب المفاصل الروماتويدي.
وأظهرت الدراسة كيف الحمض النووي تعمل الهياكل النانوية الورقية كأداة سريعة (خلال ساعتين فقط) وواقية نشطة للغاية للكلى وكانت أيضًا علاجية في تخفيف أعراض التهاب المفاصل الروماتويدي. عند فحص توزيعها في الوقت الفعلي باستخدام التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني، تبين أن الهياكل النانوية المستطيلة على وجه الخصوص كانت أكثر نجاحًا في حماية الكلى بنفس الطريقة التي يفعلها الدواء القياسي. تقوم هذه الهياكل بتتبع النفايات المحتوية على الأكسجين وتعزل الخلايا من التلف الناتج عن الإجهاد التأكسدي. أنها تساعد في الحفاظ على توازن الجذور الحرة والدفاعات المضادة للأكسدة داخل وحول الكلى مما يقلل ويخفف من الإجهاد التأكسدي الذي يعد المصدر الرئيسي وأعراض AKI. التدابير التي اتخذتها DONs توقف تطور مرض الكلى. تم اختبار DONs على كلى الفئران الحية وخلايا الكلى الجنينية البشرية. كانت هذه الهياكل بمثابة حارس وقائي وتحسين وظائف الكلى في التهاب المفاصل الروماتويدي بشكل فعال مثل العلاجات الدوائية التقليدية وخاصة عقار NAC لعلاج التهاب المفاصل الروماتويدي.
كانت هياكل اوريغامي الحمض النووي موجودة باستمرار في الكلى والتي يقترح المؤلفون أنها ترجع إلى عدة عوامل بما في ذلك مقاومة DONs للإنزيمات الهضمية وتجنبها لمراقبة الجهاز المناعي. من الناحية الفسيولوجية ، تم تقييم التحسن في وظائف الكلى من خلال ملاحظة مستويات الكرياتينين في الدم ونتروجين اليوريا في الدم ، وكان من الواضح أن هناك تحسنًا كبيرًا في وظيفة إفراز الكلى مقارنة بالعلاج الدوائي القياسي.
تجمع هذه الدراسة متعددة التخصصات بين خبرة الطب النانوي والتصوير داخل الجسم الحي وهي الأولى على الإطلاق التي تبحث في توزيع الحمض النووي الهياكل النانوية في نظام حي من خلال التتبع المباشر لسلوكها. تتميز DONs بسمية منخفضة في الأعضاء الرئيسية للجسم مما يجعلها مناسبة بشكل مثالي للاستخدام السريري عند البشر. تعتبر هذه التكنولوجيا الحديثة أساسًا قويًا يمكنه توفير حماية موضعية للكلى من القصور الكلوي الحاد ويمكن استخدامها لتصميم أساليب علاجية جديدة لعلاج القصور الكلوي الحاد وأمراض الكلى الأخرى. يمكن أن يصبح الحل لأمراض الكلى حقيقة واقعة بالنسبة للمرضى الذين يعانون من إصابة الكلى الحادة. تضيف الدراسة إلى إمكانات الهياكل النانوية العلاجية القابلة للبرمجة والتي يمكن استخدامها لتوصيل الأدوية المستهدفة وإصلاح الأعضاء والأنسجة في الجسم.
***
المصدر (ق)
جيانغ د وآخرون. 2018. الحمض النووي يمكن لهياكل الأوريجامي النانوية أن تظهر امتصاصًا كلويًا تفضيليًا وتخفف من إصابة الكلى الحادة. طبيعة الهندسة الطبية الحيوية. 2 (1). https://doi.org/10.1038/s41551-018-0317-8
***
