Um novo estudo baseado em nanotecnologia gera esperança para o tratamento de insuficiência renal aguda.
O rim é um órgão vital essencial que desempenha funções críticas no corpo. Ele remove resíduos e água extra de nossa corrente sanguínea para produzir urina, que então flui dos rins para a bexiga através dos ureteres. Esses resíduos, que são produzidos em nosso corpo pela degradação normal dos músculos e dos alimentos, devem ser descartados e excretados com eficiência.
Em agudo falência renal, agora chamada de Lesão Renal Aguda (IRA), os resíduos nitrogenados se acumulam rapidamente e a produção de urina diminui, ou seja, o corpo luta para produzir urina. Isso acontece em um curto espaço de tempo (dias ou até horas) do início da doença, causando complicações graves. A principal causa de AKI é o estresse oxidativo, que ocorre devido ao equilíbrio perturbado entre os radicais livres e as defesas antioxidantes, resultante do aumento de produtos residuais contendo oxigênio, causando danos aos lipídios, proteínas e DNA. Este cenário causa inflamação e avança a doença renal. Assim, há grandes chances de desenvolver doenças cardiovasculares e câncer. É por isso que os alimentos e suplementos ricos em antioxidantes protegem contra os efeitos nocivos dos produtos residuais que contêm oxigênio. Quando a gravidade da doença renal avança, terapias de suporte como reidratação e diálise são necessárias e até mesmo o transplante renal pode ser necessário. Não há cura disponível para a IRA, tornando-a responsável por milhões de mortes todos os anos.
Proteger e tratar rins lesados continua sendo um enorme desafio na medicina. Um medicamento antioxidante NAC (N-acetilcisteína) considerado o padrão-ouro é geralmente usado para proteger os rins da toxicidade durante os procedimentos, mas esse medicamento tem baixa biodisponibilidade e, portanto, eficácia limitada.
Abordagem de nanotecnologia para terapia
A aplicação da nanotecnologia em métodos biomédicos, incluindo terapia, acelerou nas últimas décadas. Mas tais aplicações têm mostrado limitação no tratamento de doenças renais. Em um novo estudo, cientistas dos EUA e da China descreveram um novo método preventivo para parar IRA e tratá-la usando nanotecnologia envolvendo formas minúsculas de automontagem que medem apenas bilionésimos de um metro de diâmetro. Essas formas foram projetadas e desenvolvidas usando o método nanotecnológico denominado 'Origami de DNA' em que o pareamento de quatro bases DNA nucleotídeos é usado para projetar e fabricar o que é chamado DNA nanoestruturas de origami (DONs). Essas nanoestruturas – de formato triangular, tubular ou retangular – podem então ser usadas para realizar diversas tarefas dentro do corpo. A arquitetura de tal nanoestruturas é ideal para sistemas vivos porque são estáveis e têm baixa toxicidade e imunogenicidade.
DNA nanoestruturas de origami se automontam e se prendem a diferentes partes dos rins e formam uma camada protetora ao redor deles. Isto foi observado ao avaliar sua distribuição fisiológica usando imagens quantitativas por tomografia por emissão de pósitrons (PET). Seu estudo é publicado em Engenharia Biomédica da Natureza. O grupo preparou vários DNA estruturas de origami e também usadas rádio rotulagem para estudar seu comportamento em rins de camundongos enquanto os analisa usando imagens PET. Eles foram observados se acumulando nos rins de camundongos saudáveis, bem como naqueles que tinham LRA.
O estudo mostrou como DNA nanoestruturas de origami atuam como um protetor renal rápido (em apenas 2 horas) e muito ativo e também foram terapêuticas no alívio dos sintomas de LRA. Após o exame de sua distribuição em tempo real usando PET scan, constatou-se que as nanoestruturas retangulares, em particular, foram mais bem-sucedidas na proteção dos rins da mesma maneira que um medicamento padrão faria. Essas estruturas rastreiam produtos residuais contendo oxigênio e isolam as células de danos causados pelo estresse oxidativo. Eles ajudam a manter o equilíbrio dos radicais livres e das defesas antioxidantes dentro e ao redor dos rins, reduzindo e aliviando o estresse oxidativo, que é a principal fonte e sintoma da LRA. As medidas tomadas pelos DONs impedem o progresso da doença renal. Os DONs foram testados em células renais de camundongos vivos e em células renais embrionárias humanas. Essas estruturas atuaram como uma proteção e melhoraram a função renal na LRA, tão eficazmente quanto as terapias medicamentosas tradicionais, especialmente o medicamento NAC para LRA.
Estruturas de origami de DNA estavam persistentemente presentes nos rins, o que os autores sugerem ser devido a vários fatores, incluindo a resistência dos DONs às enzimas digestivas e sua evitação da vigilância do sistema imunológico. Fisiologicamente, a melhora na função renal foi avaliada observando os níveis de creatinina sérica e nitrogênio ureico no sangue e ficou claro que houve melhora significativa na função excretora renal comparável à terapia medicamentosa padrão.
Este estudo multidisciplinar combina experiência em nanomedicina e imagens in vivo e é o primeiro a investigar a distribuição de DNA nanoestruturas em um sistema vivo, rastreando ao vivo seu comportamento. Os DONs apresentam baixa toxicidade nos principais órgãos do corpo, tornando-os ideais para uso clínico em humanos. Esta tecnologia moderna é uma base sólida que pode fornecer proteção localizada aos rins contra LRA e pode ser usada para projetar novas abordagens terapêuticas para o tratamento de LRA e outras doenças renais. Uma solução para doenças renais poderá tornar-se uma realidade para pacientes que sofrem de lesão renal aguda. O estudo aumenta o potencial de nanoestruturas terapêuticas programáveis que podem ser usadas para administração direcionada de medicamentos e reparo de órgãos e tecidos no corpo.
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{Você pode ler o artigo de pesquisa original clicando no link DOI fornecido abaixo na lista de fontes citadas}
Fontes)
Jiang D et al. 2018. DNA nanoestruturas de origami podem exibir captação renal preferencial e aliviar lesão renal aguda. Engenharia Biomédica da Natureza. 2 (1). https://doi.org/10.1038/s41551-018-0317-8
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